ข้าวนาโน สารพัดผลิตภัณฑ์นาโน


            นาโนแปลว่าเล็ก หรือแคระ หนึ่งนาโนเมตร (1 nm)  เท่ากับ เศษหนึ่งส่วนพันล้านส่วนของหนึ่งเมตร (http://www.nanotec.or.th/th/?p=1137) เรียกว่า   1 นาโนเมตรมีขนาดเล็กกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นผมมนุษย์ประมาณ 8 หมื่นถึง 1 แสนเท่า  การทำสิ่งของต่าง ๆ ให้เล็กลงได้ในระดับนาโนนี้ จะทำให้เกิดการย่อส่วนของใหญ่ให้เป็นของจิ๋ว หรือเรียกกันว่าของนาโน  จะเห็นสิ่งของที่เป็นนาโนได้นั้นจะต้องให้กล้องจุลทรรศน์ชนิดพิเศษเท่านั้น

นึกถึงโทรศัพท์เคลื่อนที่สมัยแรก ๆ ต้องเครื่องใหญ่ วันนี้เล็ก ๆ ไปเรื่อย ๆ แถมเอากล้องถ่ายมาใส่ และอะไรจิปาถะมาใส่ลงไปอีก 

คอมพิวเตอร์ก็เช่นกัน มีมานาน ระยะแรก ๆ ก็ใหญ่มาก ปัจจุบันคงเหมือนอย่างที่เห็น เล็กนิดเดียว ประโยชน์สารพัด

นึกถึงห้องสมุด มันต้องใหญ่ เก็บหนังสือกันเป็นห้อง ๆ  วันนี้ เรามีคอมพิวเตอร์อินเตอร์เน็ต ชุดเดียว เราก็เป็นห้องสมุดโลกได้  แต่มันก็มีข้อดีข้อเสียต่างกัน

 

กระบวนการทำของใหญ่ให้จิ๋ว หรือนาโนแต่ละอย่างเขามีปัจจัยและกระบวนการที่ต่างกัน  คนทั่วไปและผมนั้นปัญญาไม่ถึงระดับที่จะอธิบายได้  เอาแต่หลักการทำของใหญ่ให้เป็นนาโนเท่านั้น  

ผลิตภัณฑ์นาโนดีอย่างไร

ตัวอย่าง  จาก http://goo.gl/J1a8lE

iPod Nano จากบริษัท Apple computer

http://4.bp.blogspot.com/_gItGacL27dk/SpShj6XuozI/AAAAAAAAAAc/lqjuQvD8mYI/s320/01.jpg

บริษัท Apple computer ผลิต iPod Nano ที่มีความบางมากเท่ากับแท่งดินสอแต่มีความจุถึง 4 Gigabyte โดยใช้ชิปที่บรรจุความจำ (Memory chips)ที่ผลิตโดยบริษัท Sumsung และ Toshiba ซึ่งบริษัท Sumsung นั้นเป็นบริษัทยักษ์ใหญ่ของโลกในการผลิต NAND และ DRAM ซึ่งเป็นชิปบรรจุความจำ โดยใช้สารกึ่งตัวนำ (semiconductor ) และกระบวนการผลิตที่พิถีพิถันทำให้ได้ ชิปความจำที่มีขนาดเล็กกว่า 100 นาโนเมตร ซึ่งทำให้ iPod Nano มีความจุมากถึง 4 Gigabyte แต่มีขนาดเล็กลงอย่างเหลือเชื่อ


Canola Active จากบริษัท Shemen Industries

http://2.bp.blogspot.com/_gItGacL27dk/SpSiB5BQJ0I/AAAAAAAAAAk/gS8GdN0kwFw/s320/02.jpg


น้ำมัน Canola active ซึ่งเป็นน้ำมันสำหรับปรุงอาหารซึ่งมีการเติม Phytosterols ซึ่งเป็นฮอร์โมนพืชชนิด
หนึ่งที่ช่วยยับยั้งการดูดซึมคอลเลสเตอรอลในเลือด และลดความเสี่ยงต่อการเป็นโรคหัวใจ บรรจุภายในแคปซูลขนาด 30 นาโนเมตร เนื่องขนาดที่เล็กมากของแคปซูลจะทำให้สารอาหารต่าง ๆ สามารถแทรกซึมไปในเนื้อเยื่อได้ดียิ่งขึ้น ช่วยให้ร่างกายเกิดการดูดซึมฮอร์โมนพืชได้ดีขึ้นและส่งผลให้สามารถลดระดับ คลอเลสเตอรอลในเลือดได้มาก



ผ้า Nano-Tex จากบริษัท Emeryville,Calif

http://1.bp.blogspot.com/_gItGacL27dk/SpTRkIaaDJI/AAAAAAAAAA8/525JKM9MKfU/s320/07.jpg

ผลิตภัณฑ์เสื้อผ้าสไตล์นาโนที่นำจากผ้านาโนเทค (Nano-Tex) ซึ่งในปี2004 บริษัทนี้ได้รับการจัดอันดับให้ติดหนึ่งในสิบของผลิตภัณฑ์นาโนเทค แห่งปี สำหรับฟูกรองเตียงที่แห้งเร็วและให้ความสบาย ในปี 2005 บริษัทเดียวกันนี้ได้กลับมาโดยผลิตเสื้อผ้าที่ใช้นาโนเทคโนโลยีในกระบวนการผลิตโดยได้ทำการทอเส้นใยที่สามารถป้องกันน้ำ ลดไฟฟ้าสถิต และสามารถป้องกันสีที่หกลงบนเสื้อผ้าได้ โดยไม่ส่งผลกระทบต่อความสบายในการสวมใส่

สิ่งของที่นำมาทำให้เล็ก เขาเรียกกันว่าวัสดุนาโน ซึ่งหมายถึงวัตถุสิ่งของอะไรก็ตามแต่ ที่มีขนาดเล็กๆในระดับตั้งแต่ 0.1 ถึง 100 นาโนเมตร  http://goo.gl/WHmLIu  ท่านผู้รู้ได้บอกไว้ว่าวัสดุนาโนมีหลายอย่างไว้ในที่นี้ http://goo.gl/qgZtW9

ตัวอย่างการนำแร่เงินมาทำให้เล็กนาโน แล้วใช้กับการปลูกข้าว อาจจะเรียกว่าข้านาโนก็ได้ แต่เจ้าของความคิดนี้ เขาเรียกว่า นาโนซิลเวอร์ ในนาข้าว  (นาโนซิลเวอร์ ในนาข้าว - Nanosoeasy.comซึ่งผู้เขียนที่เข้าใจว่าเป็นการนำเอาแร่เงินมาทำให้เล็กนาโนแล้วละลายในน้ำ  จะมีส่วนประกอบอื่นใดอีกเขาไม่ได้บอกไว้  แล้วเอาเม็ดข้าวที่จะใช้ทำพันธ์ไปแช่

แปลงข้าวที่ทดสอบใช้นาโนซิลเวอร์ในการเพาะปลูกของเกาหลี

 

การแช่เมล็ดข้าวด้วยนาโนซิลเวอร์ 

 การแช่เมล็ดข้าวด้วยนาโนซิลเวอร์ 

            ปลูกข้าวแล้วเขาบอกว่าได้ผลผลิตข้าวที่เก็บเกี่ยวได้มากกว่าเดิม

                         คุณภาพข้าวเหนือกว่า รสชาติดีกว่าปกติมาก

 

ซิลเวอร์นาโนนั้น เป็นคำย่อที่ตัดทอนมาจากคำว่า นาโนซิลเวอร์ออกไซด์ เมื่อมีขนาดเป็นนาโนแล้ว จะมีคุณสมบัติเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางแสง ที่สามารถกำจัดกลิ่นและทำลายจุลินทรีย์เล็กๆอย่างเชื้อโรคได้  จึงได้มีนักวิชาการทางเกษตรชาวเกาหลีนำมาแช่เมล็ดข้าวก่อนปลูก และฉีดพ่นต้นข้าวในช่วงที่กำลังเจริญเติบโตในแปลงนา ปรากฏว่าต้นข้าวมีอัตราการงอกและการเจริญเติบโตดีกว่าปกติมาก ข้าวมีความต้านทานต่อโรคและแมลงโดยไม่ต้องใช้ยาฆ่าแมลงและยากำจัดเชื้อราแต่อย่างใด

 

มาดูข้าวนาโนไทยบ้าง http://goo.gl/mym68U

ทีมนักวิจัยวิทยาลัยนาโนเทคโนโลยี สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง (สจล.) พัฒนา ใช้วัสดุนาโนที่เรียกว่า ซิงออกไซด์ (ZnO)     ซึ่งเป็นแร่ชนิดหนึ่ง http://goo.gl/0UadE0  ที่นำมาทำให้เล็กแบบนาโน  แล้วเรียนว่า อนุภาคนาโนซิงออกไซด์ (ZnO)   เพื่อแก้ปัญหาในการเพาะพันธุ์ข้าว โดยอนุภาคดังกล่าวช่วยการเจริญเติบโตของพืช อีกทั้งพืชที่ได้รับซิงออกไซด์นั้นจะต้านทานโรคได้ดีกว่าพืชที่ไม่ได้รับ และปริมาณผลผลิตที่ได้รับหลังการเก็บเกี่ยวได้สูงกว่าประมาณ 3-5 เท่าตัว นอกจากนี้ ยังมีคุณสมบัติที่ช่วยในการลดปริมาณการใช้ปุ๋ยในธาตุอาหารหลัก คือ NPK ซึ่งคาดว่าจะช่วยเพิ่มผลผลิต และคุณภาพของข้าวไทยได้
 
 มีการทดลองใช้อนุภาคนาโนซิงค์ออกไซด์ในการปลูกข้าวแบบหว่านตม ณ หมู่บ้านข้าวนาโนเทคโนโลยีนาบ่อคำ พระจอมเกล้าลาดกระบัง ต.นาบ่อคำ อ.เมือง จ.กำแพงเพชร  วิทยาลัยนาโนเทคโนโลยีพระจอมเกล้าลาดกระบัง ได้จัดอบรมความรู้ด้านนาโนเทคโนโลยีสู่ท้องถิ่น โดยเริ่มสอนตั้งแต่การให้ความรู้ไปจนถึงวิธีการเพาะปลูกพืชผลทางเกษตรกรรมในปี 2554

ท่านผู้รู้ http://goo.gl/WHmLIu กล่าวถึง นาโนศาสตร์ (Nanoscience) ว่าเป็น วิทยาศาสตร์แขนงหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการศึกษา วัสดุ อินทรีย์ อนินทรีย์ และรวมไปถึงสารชีวโมเลกุล  วัสดุนาโนที่กล่าวมานำมาจากสิ่งไม่มีชีวิต สิ่งมีชีวิตก็สามารถเป็นวัสดุนาโนได้  

 

ปัจจุบันมีผลิตภัณฑ์นาโนมากมาย (Images for ผลิตภัณฑ์นาโนเช่น

 

แต่ก็มีข้อกังวลอยู่เหมือนกัน เช่น ไม่รู้ว่าเป็นนาโนจริง หรือ ปลอม อะไรเป็นของจริงของปลอม พิสูจน์ ได้ โดย ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ มีบริการตรวจสอบระดับนาโน  http://www.nanotec.or.th/th/?p=3218  

 

ความเป็นสิ่งของขนาดเล็กนี้  มีอันตรายต่อชีวิต จนมีหน่วยงานในต่างประเทศ http://goo.gl/gyr2LJ เร่งสร้างมาตรฐานความปลอดภัยของนาโนเทคโนโลยี ซึ่งล่าสุดเมื่อวันที่ 27  ก.พ. 2550 

Innovation Society เป็นบริษัทที่ให้คำปรึกษาด้านนาโน ที่ประเทศสวิตเซอแลนด์ และ TÜV   SÜD (เมืองมิวนิค  ประเทศเยอรมนี) บริษัทที่ให้การรับรองด้านเทคโนโลยีทั่วโลก ได้พัฒนาสิ่งที่พวกเขาเรียกว่า ระบบการติดตามและจัดการความเสี่ยงเฉพาะด้านนาโนที่ได้รับการรับรองขึ้นเป็นครั้งแรก (Certifiable nanospecific risk management and monitoring system, CENARIOS ) เป็นการสร้างมาตรฐานความปลอดภัยตั้งแต่การผลิต  การขนส่ง จนถึงผู้บริโภค (7)

 

ในประเทศไทยมีข่าวความไม่ปลอดภัยวัสดุนาโน ตามข่าว  http://goo.gl/YkdNE9  ที่มีผู้กล่าว่า   เปรียบเทียบให้เห็นภาพ ก็คือ สมมติว่าเมื่อก่อนเกษตรกรเคยใช้สารเคมีฆ่าแมลงทั่วไป เพียงแค่ใช้ผ้าปิดปาก ปิดจมูก สวมหมวก และใส่เสื้อผ้าอย่างหนาคุมให้มิดชิดทั้งตัว สามารถป้องกันตัวเองให้รอดพ้นจากพิษของสารเคมีได้ระดับหนึ่ง แต่พอเปลี่ยนมาใช้ยาฆ่าแมลงแบบนาโนฯ วิธีป้องกันตัวเองแบบเดียวกัน อาจใช้ไม่ได้ผล เพราะอนุภาคของยาฆ่าแมลงที่มีขนาดเล็กลง ยังสามารถเล็ดลอดเข้าไปสัมผัสผิวหนัง หรือเข้าสู่ปอดได้ง่าย

ขอขอบคุณ ดร.นาโน https://www.facebook.com/charoonkiat.phatthamontrisin เพื่อนเฟซบุ๊คของผม ที่นำเรื่องข้าวนาโนที่ท่านกำลังส่งเสริมเป็นการใหญ่ ทั้งในและต่างประเทศมาเล่าให้อ่านกันในเฟซบุ๊ค และช่วยปลุกใจให้คิดถึงเรื่องนาโน ที่ฟังมานานแต่ยังไม่เข้าใจ จนต้องลงมือนั่งอ่านทำความเข้าใจในเรื่องนาโน  และทำความเข้าใจเรื่องข้าวนาโน  และสารพัดนาโนได้เข้าใจมากขึ้น

หมายเลขบันทึก: 551088เขียนเมื่อ 16 ตุลาคม 2013 22:30 น. ()แก้ไขเมื่อ 18 ตุลาคม 2013 20:16 น. ()สัญญาอนุญาต: ครีเอทีฟคอมมอนส์แบบ แสดงที่มา-ไม่ใช้เพื่อการค้า-ไม่ดัดแปลงจำนวนที่อ่าน


ความเห็น (5)

"ความเจริญ..ก้าวหน้า..ทางเทคนิค"...เป็นปัญหา..ยิ่งใหญ่..สำหรับ..มนุษย์ชาติ ทุกวันนี้."..หยุด..หาผลประโยชน์..ช่วย..โลกได้.."แก้ได้..โดย..หยุด..ความต้องการ..ใช้คำว่า.."พอ"..ได้แล้ว...อ้ะะะ

สารพิษเข้าร่างกายตายช้า  ถ้าโลหะหนักที่ทำให้เล็กเบา เข้าเส้นเลือด น่าจะตายเร็วกว่า หรือว่า กินเข้าไปแล้วร่างกายหงิกงอ เหมือนชาวบ้าน  ที่นายทุนทำเหมืองแร่ ที่เมืองกาญจน์บ้านยายธี ดูเหมือนจะเหมืองคริสตี้ ใช่ไหม จำชื่อไม่แม่น

 

 

อ่านจบข้างล่างนี้ที่นำมาจาก http://goo.gl/iC1sIQ 

เข้าใจดีนาโน ได้ครับ 

หลักการพื้นฐานของนาโนเทคโนโลยี

นาโนเทคโนโลยีเกิดขึ้นจากการผสมผสานระหว่างศาสตร์กับศิลป์หลายแขนง ที่เกี่ยวข้องกับ การจัดการกับอะตอม หรือโมเลกุลโดยตรง ไม่ว่าจะเป็นการเคลื่อนย้ายหรือจัดเรียงตำแหน่งของอะตอม การประกอบกันหรือการแยกออกจากกัน ของอะตอม การทำปฏิกิริยา (reaction) หรือการเกิดอันตรกิริยา (interaction) ระหว่างอะตอม เพื่อสร้างสิ่งต่างๆ ในระดับขนาดนาโน โดยกระบวนการเหล่านี้ต้องอาศัยความแม่นยำ ความเที่ยงตรง และความละเอียดสูงมาก ซึ่งกระบวนการดังกล่าวนี้ อาจทำให้สำเร็จได้โดยการใช้ปฏิกิริยาเคมี (chemical reaction) หรือกระบวนการเชิงกล (mechanical process) หรือกระบวนการของการลอกเลียนแบบธรรมชาติ (biomimitic process) ในการสังเคราะห์สิ่งต่างๆ หมายถึง การนำหลักการพื้นฐานของนาโนเทคโนโลยีที่มีอยู่แล้วในธรรมชาติจากสัตว์หรือสิ่งต่างๆ รอบๆ ตัวเรา มาประยุกต์ใช้ สร้างและสังเคราะห์สิ่งต่างๆ เช่น 

  • ปีกผีเสื้อ นำหลักการเปลี่ยนสีปีกมาใช้ในการสร้างเสื้อผ้าป้องกันความร้อน
  • เปลือกหอย นำธรรมชาติของเปลือกหอยที่มีความแข็งแรง และทนทานต่อแรงกระแทก มาใช้ผลิตนาโนเซรามิก
  • ใบบัว ด้วยคุณสมบัติที่ไม่เปียกน้ำ นักวิทยาศาสตร์นำหลักการของน้ำกลิ้งบนใบบัว (lotus effect) มาประยุกต์ใช้ผลิตสีทาบ้าน รวมถึงเสื้อผ้ากันน้ำ ไร้รอยคราบสกปรก

วิธีการสร้างหรือการผลิตแบบนาโนเทคโนโลยี 

เริ่มจากการนำหรือเหนี่ยวนำให้อะตอม มาเรียงตัวกันอย่างเหมาะสม จนเกิดเป็นวัสดุ หรือสิ่งของ ที่ต้องการ เรียกว่า วิธีแบบล่างขึ้นบน (Bottom-up approach) ซึ่งตรงกันข้ามกับวิธีที่มักใช้ในการผลิตแบบดั้งเดิมที่ใช้กันมาแล้ว ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน เรียกว่า วิธีแบบบนลงล่าง (Top-down approach) ความแตกต่างของวิธีการทั้ง ๒ แบบ อาจแสดงได้ด้วยตัวอย่าง ดังนี้

ตัวอย่างที่ ๑

ในการผลิตไม้จิ้มฟัน หากเป็นวิธีการผลิตแบบบนลงล่าง เราจะนำชิ้นไม้มาเหลาให้เล็กลง จนได้ขนาดที่ต้องการ แต่ถ้าเป็นวิธีการผลิตแบบล่างขึ้นบน เราจะนำอะตอม หรือโมเลกุลของไม้ มาจัดเรียงรวมกลุ่มให้มีขนาดใหญ่ขึ้น จนมีรูปร่างเป็นไม้จิ้มฟัน

ตัวอย่างที่ ๒

ในการผลิตภาชนะจานชามกระเบื้อง ถ้าเป็นวิธีการผลิตแบบบนลงล่าง เราจะนำก้อนดินเหนียวมาปั้น ขึ้นรูปด้วยมือ หรือใส่ลงในแบบ ให้กลายเป็นภาชนะจานชามตามรูปร่างที่ต้องการ แล้วนำไปเผา และเคลือบจนเป็นจานชามในขั้นตอนสุดท้าย แต่ถ้าเป็นวิธีการแบบล่างขึ้นบน เราจะนำอะตอม หรือโมเลกุลของวัตถุดิบที่ใช้ มาจัดเรียงรวมกลุ่ม ให้กลายเป็นจานชาม ตามต้องการได้ ในขั้นตอนเดียว


การเปรียบเทียบวิธีการผลิตหรือสังเคราะห์วัตถุจากสารตั้งต้น โดยอยู่บนพื้นฐานของปรัชญาการผลิตทั้ง ๒ แบบ ด้านซ้ายเป็นแบบบนลงล่าง และด้านขวาเป็นแบบล่างขึ้นบน โดยด้านขวาถือว่าเป็นหัวใจหลักของวิธีการผลิตแบบนาโนเทคโนโลยี


ข้อดีของการผลิตแบบล่างขึ้นบน 

ประการแรก คือ ลดส่วนที่เหลือใช้หรือของเสีย ทำให้สามารถประหยัดวัตถุดิบ ที่นำมาจากทรัพยากรธรรมชาติได้มาก 

ประการที่สอง คือ สามารถประหยัดพลังงานในการผลิต เนื่องจากกระบวนการผลิต เป็นไปอย่างแม่นยำ และจำเพาะเจาะจง พลังงานจึงถูกนำมาใช้ เพื่อสนองจุดประสงค์ ที่ต้องการเท่านั้น ดังนั้น ปรัชญาการผลิตแบบล่างขึ้นบนนี้ จึงถือเป็นหัวใจสำคัญ ของกระบวนการผลิต โดยใช้นาโนเทคโนโลยี การที่จะเข้าใจเรื่อง นาโนเทคโนโลยี ได้ชัดเจนยิ่งขึ้น จำเป็นต้องเข้าใจเรื่องศาสตร์นาโน ซึ่งถือเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากเป็นรากฐานหรือองค์ความรู้พื้นฐาน ที่จะนำไปต่อยอด เป็นเทคโนโลยีใหม่ โดยเฉพาะที่เกี่ยวกับสมบัติของระบบหรืออนุภาคนาโน ศาสตร์นาโนดังกล่าว ประกอบด้วย

๑. ขนาดนาโน และสมบัติ (nanosize and properties)

อนุภาคนาโนมีขนาดเล็กมากประมาณ ๑ - ๑๐๐ นาโนเมตร เมื่อเปรียบเทียบกับสิ่งทั่วไป ที่เราพบเห็นอยู่ในชีวิตประจำวัน การมีขนาดเล็กลงมีผลต่อสมบัติทางกายภาพในด้านต่างๆ คือ

ก. ทำให้พื้นที่ผิวต่อปริมาตรเพิ่มขึ้น

ทำนองเดียวกับน้ำตาลทรายก้อน เมื่อบดให้ละเอียดเป็นน้ำตาลทรายผง จะมีพื้นที่ผิวเพิ่มขึ้น ดังปรากฏในภาพด้านล่าง คือ เมื่อซอยย่อยโครงสร้างจากเดิมให้เล็กลง ๘ เท่า ๒ ครั้ง ถึงแม้จำนวนอะตอมจะมีอยู่เท่าเดิม คือ ๔,๐๙๖ อะตอม แต่จำนวนอะตอมที่พื้นผิวกลับเพิ่มขึ้นเกือบ ๓ เท่า คือ เพิ่มจาก ๑,๓๕๒ เป็น ๓,๕๘๔ อะตอม ส่งผลให้สมบัติต่างๆ ทั้งเชิงฟิสิกส์ และเคมี ที่เกี่ยวเนื่องกับพื้นผิวของอนุภาคนาโน มีบทบาทและเป็นตัวกำหนดการเปลี่ยนแปลงต่างๆ เพิ่มมากขึ้น เช่น สมบัติเกี่ยวกับการละลาย หรือสมบัติเกี่ยวกับการเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา (catalyst)

ข. ทำให้ธรรมชาติของอันตรกิริยากับระบบอื่นยากที่จะเข้าใจ

เนื่องจากอนุภาคนาโนมีขนาดเล็กมาก จนไม่สามารถใช้ศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับระบบที่มีขนาดใหญ่ (bulk system) มาอธิบายได้ ในขณะเดียวกันก็ไม่ได้เล็กจนเป็นอะตอมหรือโมเลกุล ที่ไม่มีสมบัติ ของอนุภาคที่มีขนาดเหลืออยู่เลย ด้วยเหตุนี้ อันตรกิริยาระหว่างอนุภาคนาโนกับระบบที่ไม่ใช่นาโน จึงยังเป็นกรณีศึกษาที่น่าสนใจ และยังหาข้อยุติไม่ได้ ตัวอย่างที่เห็นได้ชัด คือ ปรากฏการณ์เซลล์ของสิ่งมีชีวิตสัมผัสกับอนุภาคนาโน ซึ่งยังไม่สามารถอธิบายได้ เป็นผลให้เรายังขาดความรู้ความเข้าใจ เกี่ยวกับมลพิษของอนุภาคนาโน ที่มีต่อสิ่งมีชีวิต และสิ่งแวดล้อม

ค. ทำให้สมบัติเชิงแสงเปลี่ยนไป

เมื่อระบบมีขนาดนาโน เช่น อนุภาคนาโนเงินหรือทอง สารจะมีสมบัติทางแสงเปลี่ยนไป เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงขนาด ดังจะเห็นได้จากตัวอย่างของเงิน (ดังในภาพ) ที่สีของอนุภาคเปลี่ยนไป ตามขนาดของอนุภาค ซึ่งเป็นสมบัติเฉพาะอย่างหนึ่ง ของอนุภาคนาโน 


แหล่งที่มา : ดัดแปลงมาจาก In Clusters and Colloids; Schmid, G., Ed,;VCH, Weinheim, 1994


๒. สมบัติการรวมกลุ่มกันเอง (Self - assembly properties) และสมบัติการสำเนาตัวเอง (Self - replication properties) ของอนุภาคนาโน

ก. สมบัติการรวมกลุ่มกันเอง

อนุภาคนาโนสามารถรวมกลุ่ม และประกอบขึ้นเป็นโครงสร้างต่างๆ ได้ด้วยตัวเอง หลักการพื้นฐาน ของกระบวนการ การรวมกลุ่มกันเอง คือ การเกาะติดที่เลือกเฉพาะ (selective stickiness) ซึ่งหมายความว่า ถ้ามีโมเลกุล ๒ โมเลกุล ที่มีรูปร่าง หรือประจุไฟฟ้า ในลักษณะเติมเต็มซึ่งกันและกัน ทำนองเดียวกับลูกกุญแจ-แม่กุญแจ (lock and key) หรือเอนไซม์-ซับสเตรต (enzyme and substrate) หรือแอนติเจน-แอนติบอดี (antigen and antibody) โมเลกุลทั้งคู่นั้นมีแนวโน้มที่จะยึดติดเข้าหากัน เช่น ด้านแหลมก็จะหันเข้าติดกับด้านเว้า ด้านประจุบวกก็จะพยายามหาด้านประจุลบเพื่อดูดติดกัน เมื่อมีคู่เติมเต็มเช่นนี้ ธรรมชาติจะช่วยมันให้ได้พบกัน โดยการขยับตัวหรือหมุน กลิ้ง เคลื่อนที่ แกว่ง ด้วยผลของความร้อน และพลังงานจลน์ เมื่อ ๒ โมเลกุลยึดติดกันจนทำให้ได้โมเลกุลใหญ่กว่าแล้ว โมเลกุลที่ใหญ่กว่านี้ ก็จะมายึดติดกันเพิ่มขึ้นอีกเรื่อยๆ จนเป็นวัสดุ หรือสิ่งของต่างๆ 


การเกิดกระบวนการการรวมกลุ่มกันเอง ซึ่งเป็นวิธีการสังเคราะห์สารตามแบบที่ใช้กันในเคมีเชิงสังเคราะห์ โดยใช้ซับเสตรตกระตุ้นให้เกิดเร็วขึ้น


หากพิจารณาถึงชนิดของอันตรกิริยา หลักฐานจากการทดลองส่วนหนึ่งอาจสามารถสรุปได้ว่า แรงที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์นี้ ได้แก่ แรงวันเดอร์วาลล์ (van der vaal force) และแรงที่เกี่ยวกับขั้ว (polar force)

ข. สมบัติการสำเนาตัวเอง

เป็นสมบัติที่ช่วยให้สารหรือระบบใดๆ มีการสร้างผลผลิตให้เพียงพอต่อการอยู่รอด โดยธรรมชาติได้กำหนดการจัดเรียงตัว และการเกาะกลุ่มของอนุภาคนาโน เพื่อสร้างเป็นแม่พิมพ์ จากนั้นก็มีการสำเนาตัวเอง เพื่อให้เกิดสารหรือวัสดุเช่นเดียวกันนั้น เพิ่มจำนวนมากขึ้น ดังตัวอย่าง การเพิ่มจำนวนของเชื้อไวรัสจากกระบวนการสำเนาตัวเอง อันที่จริงปรากฏการณ์ที่ใกล้ตัวกว่านี้ ได้แก่ การเกิดผลมะม่วงที่เหมือนเดิมหลายๆ ผล ซึ่งเป็นการสำเนาตัวเองโดยผ่านกลไกธรรมชาติ ทั้งนี้ สมบัติการสำเนาตัวเองนับว่ามีความสำคัญในเชิงพาณิชย์เป็นอย่างมาก ในการผลิตสินค้าให้ได้ปริมาณมาก และทำให้ราคาไม่แพงเกินไป


การเพิ่มจำนวนของไวรัส อันเนื่องมาจากกระบวนการการสำเนาตัวเองของเชื้อไวรัส กระบวนการเริ่มจาก
๑) ไวรัสไปเกาะที่เยื่อหุ้มเซลล์ของตัวให้อาศัย (host)
๒) ไวรัสทำให้ตัวให้อาศัยติดเชื้อ โดยการผ่านดีเอ็นเอเข้าไปในเซลล์ที่มันเกาะอยู่
๓) ดีเอ็นเอจะไปควบคุมทำให้มีการสร้างไวรัสตัวอื่นๆ ซึ่งจะได้ไวรัสรุ่นใหม่จำนวนมาก


๓. เครื่องมือและอุปกรณ์ที่ใช้กับศาสตร์นาโน และนาโนเทคโนโลยี

เนื่องจากระบบนี้มีขนาดที่เล็กมาก เครื่องมือ และอุปกรณ์ที่ใช้ศึกษาวิจัย จึงต้องมีความเที่ยงตรง และแม่นยำอย่างมาก ทั้งยังได้มาตรฐานในระดับสากล เครื่องมือ และอุปกรณ์ส่วนใหญ่ จึงต้องอยู่บนพื้นฐานหลักการของศาสตร์ระดับอะตอม เครื่องมือเหล่านี้ ได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ภายใต้การแข่งขัน ในเชิงพาณิชย์ที่สูง และยังมีราคาแพง


กล้องจุลทรรศน์ชนิดผสมของ STM และ AFM ใช้ถ่ายขยายโครโมโซม 


ด้วยขีดจำกัดของกล้องจุลทรรศน์เชิงแสง (Optical Microscope, OM) ซึ่งปกติ มีกำลังขยาย (magnification) อยู่ที่ประมาณ ๑,๐๐๐ เท่า และกำลังแยก (resolution) ประมาณไม่ละเอียดกว่า ๐.๐๐๐๒ มิลลิเมตร ซึ่งเหมาะที่จะนำมาใช้ศึกษาระบบ ที่มีขนาดใกล้เคียงกับขนาดของเซลล์ หรือระดับไมโครเมตร จึงมีความจำเป็น ที่จะต้องพัฒนากล้องแบบใหม่ ที่มีศักยภาพ และประสิทธิภาพมากพอ ที่จะนำมาใช้ศึกษาระบบที่เล็กจิ๋วกว่ามากๆ โดยเฉพาะ ในระดับขนาดนาโน ดังนั้น กล้องจุลทรรศน์ที่เรียกกันว่า กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (Electron Microscope, EM) จึงได้เริ่มพัฒนาขึ้นมาตั้งแต่ประมาณ พ.ศ. ๒๔๗๕ ที่สำคัญ ได้แก่ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (Transmission Electron Microscope, TEM) และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบกราด (Scanning Electron Microscope, SEM) กล้องจุลทรรศน์ทั้ง ๒ แบบนี้ จะใช้ลำอิเล็กตรอน (Electron beam) ที่มีพลังงานสูงแทนลำแสงที่ใช้ในกล้องแบบปกติ จึงทำให้สามารถศึกษาสมบัติต่างๆ ของระบบ เช่น สมบัติเกี่ยวกับรูปร่าง ขนาด ความเรียบ รูปแบบการเรียงตัว และความแข็ง ได้เที่ยง และละเอียดมากขึ้น โดยเฉพาะกำลังขยายได้เพิ่มขึ้นประมาณแสนเท่า


กล้องจุลทรรศน์ชนิด SEM ใช้ถ่ายขยายหัวของยุง ซึ่งมีขนาดเล็กมา


นอกจากนี้ ยังมีเครื่องมือและอุปกรณ์ ที่มีประสิทธิภาพสูงที่ได้รับการพัฒนาขึ้นมาในช่วง ๒ ทศวรรษหลัง ที่สำคัญได้แก่ กล้องจุลทรรศน์แบบลอดผ่านแบบกราด (Scanning Tunneling Microscope, STM) และกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (Atomic Force Microscope หรือ AFM) ซึ่งถือว่า มีศักยภาพสูงทัดเทียมกับกล้องจุลทรรศน์ EM และที่สำคัญคือ สามารถใช้ศึกษาระบบ ที่ยังมีชีวิต หรือระบบที่มีสมบัติเป็นตัวนำ ได้อย่างมีประสิทธิภาพเป็นพิเศษ 


ภาพพระปรมาภิไธยที่เขียนโดยกล้องจุลทรรศน์ STM เพื่อเทิดพระเกียรติพระบาทสมเด็จพระเจ้าอยู่หัว ในฐานะทรงเป็น"พระบิดาแห่งเทคโนโลยีไทย" ด้วยวิธีการเคลื่อนย้ายและจัดเรียงคาร์บอนมอนอกไซต์ จำนวน ๕๐ โมเลกุล บนผิวของโลหะทองแดง โดยใช้เทคนิคทางนาโนเทคโนโลยี ซึ่งเป็นผลจากแรง
อันตรกิติยาระหว่างอะตอม
แหล่งที่มา : เขียนโดย ดร. ดอน ไอเกลอร์ (Dr. Don Eigler) นักวิจัยจาก IBM Almanden Research Center และนักวิจัยจากศูนย์นาโนเทคโนยีแห่งชาติ


สำหรับอุปกรณ์และเครื่องมืออื่นๆ อีกจำนวนมาก รวมไปถึงที่รู้จักคุ้นเคยกันดีในหมู่นักวิจัย เช่น เครื่องฉายรังสีเอกซ์ (x-ray) เครื่องเอ็มอาร์ไอ (MRI) และเครื่องวัดสเปกตรัม (spectrometer) ก็ได้รับการพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้สามารถใช้ได้ง่าย และมีประสิทธิภาพ สอดคล้องกับความต้องการ

- การค้นพบ สิ่งใหม่ ๆ ในโลกนี้มีอยู่เสมอ

- ผู้ค้นพบได้รับประโยชน์

- ผู้ที่จะรับผลจากการค้นพบ มีทั้งคุณ และโทษ

  จะเป็นคุณได้ต้องเข้าใจจริง 

- การค้นพบที่เล่าลือกันว่าดี ก็มีโทษได้ หากไม่รู้จริง

- ถ้ารู้จริง และรู้รอบก็อาจจะเอาประกอบกิจที่มี

  ประโยชน์ต่อชีวิตได้

- แม้จะรู้ไ่ม่มาก  เอาแต่พอเข้าใจ ก็ไปตั้งข้อสังเกต     ข้อสงสัย ต่ออะไรมิอะไรได้ เช่น

   เมื่่อวานในทีวีท่านผู้เชี่ยวชาญเรื่องกล้วยไม้ ท่านบอกว่า

   กล้วยไม่ของท่านเล็ก สวยดี ส่งออกได้ เรียกว่า กล้วยไม่นาโน

   ก็พอตั้งข้อสังเกตุได้ว่า ท่านอาจเข้าใจผิด เป็นต้น

 

ขอบคุณค่ะทำให้เข้าใจนาโนมากขึ้น

พบปัญหาการใช้งานกรุณาแจ้ง LINE ID @gotoknow
ClassStart
ระบบจัดการการเรียนการสอนผ่านอินเทอร์เน็ต
ทั้งเว็บทั้งแอปใช้งานฟรี
ClassStart Books
โครงการหนังสือจากคลาสสตาร์ท