=~คลังความรู้~=

ลำดับตอนที่ #32 : นาโนเทคโนโลยี~

นาโนเทคโนโลยี เทคโนโลยีซูเปอร์จิ๋ว ┈━═☆

  

        ปัจจุบัน ความเจริญก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมีความเจริญก้าวหน้ามากขึ้น ไม่ว่าจะเป็นความเจริญก้าวหน้าทางยานยนต์ ความก้าวหน้าทางคอมพิวเตอร์และข้อมูล สารสนเทศ มีการติดต่อสื่อสารผ่านดาวเทียวและอินเทอร์เน็ต ช่วยให้เราสามารถติดต่อข่าวสารกันได้อย่างรวดเร็วและทั่ว ถึงกันมากยิ่งขึ้น ความเจริญก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ การ แพทย์ ก็เจริญก้าวหน้าอย่างแพร่หลายมาขึ้นด้วยเช่นกัน มีการนำเทคโนโลยีชีวภาพ และพันธุวิศวกรรมมาใช้ในการรักษาโรคต่างๆ โดยเฉพาะเมื่อมีการค้นพบลำดับพันธุกรรม (DNA Sequence) ของมนุษย์สำเร็จ ยิ่งทำให้ความหวังใน การรักษาโรคบางโรคซึ่งสมัยก่อนไม่สามารถรักษาได้ เกิดความเป็นจริงขึ้นมา นอกจากจะมีความเจริญก้าวหน้าทางเทคโนโลยีชีวภาพแล้ว นาโนเทคโนโลยี นั้นก็มีบทบาทสำคัญในปัจจุบันด้วยเช่นกัน

        นาโนเทคโนโลยีคืออะไร "นาโน" เป็นภาษากรีกโบราณแปลว่า "คนแคระ" แต่ปัจจุบัน นาโนมักใช้ประกอบในหน่วยมาตราวัดต่างๆ โดยมีขนาดเท่ากับ พันล้านส่วน (สิบยกกำลังลบเก้า) เช่น 1 นา โนเมตร มีปริมาณเท่ากับ 1 ในพันล้านส่วนของเมตร ดังนั้น นาโนเทคโนโลยีจึงหมายถึง เทคโนโลยีที่มีขนาดเล็กมาก ในระดับเป็นพันล้านส่วน ซึ่งอยู่ในระดับของอะตอมของสสารต่างๆ

        นาโนเทคโนโลยีมีความสำคัญอย่างไร นาโนเทคโนโลยีเป็นสหวิชาสาขาใหม่ (multidisciplinary area) ที่ต้องอาศัยความรู้ทางวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีจากในหลากหลายสาขารวมเข้าด้วยกัน ซึ่งสามารถนำมาประยุกต์ใช้ได้ในงานทางวัสดุศาสตร์ อิเล็กทรอนิกส์ และวิทยาศาสตร์ชีวภาพ ซึ่งเรียกกันว่า nanomaterials. nanoe- lectronics และ nanobiotechnology ตามลำดับ ก่อให้เกิดเป็นผลิตภัณฑ์ใหม่ๆ ที่ได้รับการออกแบบและควบคุมตั้งแต่การจัดเรียง อะตอมหรือโมเลกุล ไปจนกลายเป็นชิ้นส่วนขนาดใหญ่

        ตัวอย่างหนึ่งของ nanomaterial ซึ่งปัจจุบันกำลังเป็น ที่สนใจคือ "คาร์บอนนาโนทิวบ์ (Carbon nanotube)" มีรูปร่างเป็นโครงตาข่ายของคาร์บอน ม้วนเชื่อมติดกันเป็นรูป ทรงกระบอก และมีเส้นผ่าศูนย์กลางเพียงไม่กี่นาโนเมตร คาร๋บอนนาโนทิวบ์มีคุณสมบัติที่แข็งแรงและเหนียวกว่า เหล็กกล้า สามารถนำไฟฟ้า หรือว่า กลายเป็นฉนวน (ไม่นำไฟฟ้า)ได้ ขึ้นอยู่กับทิศทางของแนวการจัดเรียงตัวของอะตอมคาร์บอนบนผนังท่อคาร์บอนนาโนทิวบ์ สามารถนำมาประยุกต์ใช้ได้อย่างกว้างขวาง เช่น ใช้เป็นสายไฟจิ๋วในเครื่องใช้ไฟฟ้า (nanoelectronics) ใช้ทอเป็นเส้นใยที่มีความละเอียดสูง และทนทานกว่าไทเทเนียม เป็นต้น

        ตัวอย่างทางด้าน nanoelectronics เช่น การผลิตเป็น "ชิพความจำ (memory chip)"ที่ใช้โมเลกุลของสสารเป็นทรานซิสเตอร์ แทนที่จะเป็นซิลิกอนทรานซิสเตอร์ ดังที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน หรือแม้กระทั่งการผลิตหุ่นยนต์จิ๋วที่มีขนาดเท่าเม็ดเลือดแดง ซึ่งสามารถเข้าไปรักษาโรค ทำลายไขมัน ที่อุดตันในเส้นเลือด หรือมะเร็งเนื้อร้ายในจุดที่เราต้องการได้ โดยไม่ต้องใช้การผ่าตัดแต่อย่างไร เป็นต้น ความเจริญทางด้าน nanoelectronecs จะทำให้สิ่งที่เราเห็นในภาพยนต์วิทยาศาสตร์ของฮอลลีวูด เป็นจริงขึ้นมาในเวลาอันใกล้นี้

        ส่วนประโยชน์ที่ได้จาก nanobiotechnology ที่เห็นได้ชัดเจนและคาดว่าจะมีอิทธิพลต่อการดำรงชีวิตของเราเป็นอย่างมาก คงได้แก่เทคโนโลยีทางการแพทย์และยา เช่น การทำวิศวกรรมเนื้อเยื่อ (tissue engineering) เพื่อสร้างอวัยวะ (เนื้อเยื่อหรือกระดูก) ขึ้นมาทดแทน อวัยวะส่วนที่เสื่อมสภาพไป การผลิตยาที่สามารถทำการรักษา -เฉพาะจุด (drug target) เพื่อลดปัญหาการดื้อยา และผลข้างเคียงของยา การผลิต biosensor ที่สามารถวัดปริมาณสารต่างๆ ในเลือด ในปัสสาวะ หรือในสภาพแวดล้อมได้อย่างฉับไว หรือการผลิต "ดีเอ็นเอชิพ" ซึ่งจะใช้ร่วมกับข้อมูลชีวสาร สนเทศ (bioinformatics) เพื่อตรวจหายีนที่ผิดปกติซึ่งอาจ ก่อให้เกิดโรคในอนาคต หรือเพื่อใช้เป็นข้อมูลพันธุกรรมพื้น ฐานส่วนบุคคลในการรักษาพยาบาลยามเจ็บไข้ได้ป่วย ซึ่ง แพทย์จะสามารถสั่งยาที่ตอบสนองต่อร่างกายของผู้ป่วย ได้อย่างถูกต้อง และมีประสิทธิภาพ

        นักเคมีบางท่านอาจมองว่า นาโนโทคโนโลยี เป็นเทคโนโลยีที่ไม่ต่างจาก "การเล่นแร่แปรธาตุ (alchemy)" ใน ยุคอัศวินเสียเท่าไรนัก ที่พยายามเปลี่ยนตะกั่วให้เป็นทอง โดยการใช้สารเคมีและความร้อนมาช่วยในการเปลี่ยนโครงสร้างโมเลกุล ในยุคของการเล่นแร่แปรธาตุนั้น นักเคมี (หรืออาจเรียกว่า "พ่อมด-แม่มด" ในสมัยนั้น) ต่างก็ทดลอง กันไปโดยปราศจากความรู้ว่าสสารต่างๆมีการจัดเรียงตัวอย่างไร และธาตุบริสุทธ์มีองค์ประกอบทางเคมีอย่างไร แต่ว่าเมื่อไรก็ตามที่เราสามารถทราบถึงการจัดเรียงตัวของ อะตอมที่ก่อให้เกิดเป็นธาตุต่างๆเป็นอย่างดีแล้ว อีกทั้งยังสามารถทราบถึงการจัดเรียงตัวของอะตอมที่ก่อให้เกิดเป็น ธาตุต่างๆเป็นอย่างดีแล้ว อีกทั้งยังสามารถบังคับควบคุม การจัดเรียงตัวของอะตอมให้เป็นไปตามที่ต้องการอีกด้วย การเปลี่ยนตะกั่วให้เป็นทอง หรือการเปลี่ยนถ่านให้เป็นเพชรก็ไม่ใช่เรื่องยากอีกต่อไป

        ศักยภาพของนาโนเทคโนโลยีที่มีต่อแวดวงวิทยาศาสตร์ได้ก่อให้เกิดกระแสการตื่นตัวทางการดำเนินการ วิจัยและพัฒนาอย่างรวดเร็ว ประเทศต่างๆ ทั่วโลกต่างหัน มาสนใจลงทุนในนาโนเทคโนโลยีกันอย่างมหาศาล เช่น สหรัฐอเมริกา ใช้ทุนวิจัยและพัฒนาทางด้านนาโนเทคโน โลยีถึง 30,000 ล้านบาท/ปี ญี่ปุ่น, สหภาพยุโรปและเกาหลีใต้ ใช้ทุนวิจัยถึง 30,000 , 10,000 และ 9,000 ล้านบาท/ปี ตามลำดับ

        ส่วนประเทศไทยนั้นแม้ในปัจจุบันนาโนเทคโนโลยี จะถือเป็นเรื่องใหม่ แต่ก็นับว่ามีพื้นฐานงานวิจัยที่ได้เริ่มอยู่บ้างแล้ว กระจายอยู่ในส่วนของมหาวิทยาลัย และหน่วยงานวิจัยในประเทศ ซึ่งได้มีการพัฒนาแนวทางอิเล็กทรอนิกส์ เทคโนโลยีอนุภาค (Particle Tecghnology) เป็นต้น



http://www.scithai.com