เทคโนโลยี นาโน

เทคโนโลยี นาโน – “นาโนเทคโนโลยี” หมายถึง เทคโนโลยีประยุกต์ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการจัดการ การสร้าง การสังเคราะห์วัสดุ หรืออุปกรณ์ในระดับของอะตอม โมเลกุลหรือชิ้นส่วน ที่มีขนาดเล็กมาก ๆ ในระดับนาโนเมตร (ประมาณ 1 – 100 นาโนเมตร) ซึ่งจะส่งผลให้วัสดุ หรืออุปกรณ์ต่างๆ มีหน้าที่ใหม่ๆ และมีคุณสมบัติ ที่พิเศษขึ้นทั้งทางด้านกายภาพ เคมี และชีวภาพ ทำให้มีประโยชน์ ต่อผู้ใช้สอยและ เพิ่มมูลค่าทางเศรษฐกิจได้ เช่น การจัดอะตอมและ โมเลกุลในตำแหน่งที่ ต้องการได้อย่างถูกต้องแม่นยำ สามารถนำไปใช้ให้เกิดประโยชน์ได้

นาโนศาสตร์ (Nanoscience) คือ วิทยาศาสตร์แขนงหนึ่ง ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษา วัสดุ อินทรีย์ อนินทรีย์ และ รวมไปถึงสารชีวโมเลกุล ที่มีโครงสร้างในสามมิติ (ด้านยาว ด้านกว้าง ด้านสูง) ด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้ง 3 ด้าน มีขนาดอยู่ระหว่าง 1 – 100 นาโนเมตร โดยวัสดุที่มีมิติ ทั้งสามเล็กกว่า 100 นาโนเมตร วัสดุชนิดนั้น เรียกว่า วัสดุนาโนสามมิติ (3-D nanomaterial) ถ้ามี สองมิติ หรือ หนึ่งมิติ ที่เล็กกว่า 100 นาโนเมตร เรียกว่า วัสดุนาโนสองมิติ (2-D) และวัสดุนาโนหนึ่งมิติ (1 – D) ตามลำดับ สมบัติของวัสดุ นาโนจะแตกต่าง จากวัสดุที่มีขนาดใหญ่ (bulk material) ไม่ว่าจะเป็นสมบัติ ทางกายภาพ เคมี และชีวภาพ ล้วนแล้วแต่ มีสมบัติเฉพาะตัว ดังนั้น ถ้ากล่าวถึง นาโนศาสตร์ ก็จะเป็นการสร้างหรือศึกษาวัสดุที่มีโครงสร้าง ในระดับนาโนเมตร โดยผลลัพธ์ที่ได้ก็คือ วัสดุชนิดใหม่ หรือทราบสมบัติ ที่แตกต่างและน่าสนใจ โดยสมบัติเหล่านั้นสามารถ อธิบายได้ด้วยทฤษีทางควอนตัม (quantum theory)

พัฒนาการของนาโนเทคโนโลยี

จากอารยะธรรมของมนุษย์พบว่าเทคโนโลยีที่มนุษย์ได้พัฒนามาอาจแบ่งออกได้เป็น 2 แบบคือ

1.เทคโนโลยีแบบหยาบ (Bulk technology) เป็นเทคโนโลยีที่ใช้กันมาตั้งแต่สมัยโบราณ เป็นเทคโนโลยีที่ใช้จัดการกับสิ่งต่างๆ หรือผลิตสิ่งต่างๆ โดยอาศัยการจัดการกับอะตอมและโมเลกุลในลักษณะที่เป็นก้อนด้วยวิธีทางกล เช่น การตัด กลึง ดัด ตีขึ้นรูป บีบ อัด ต่อ งอและอื่น ๆ หรืออาจใช้วิธีทางเคมีโดยการผสมให้ทำปฏิกิริยา โดยพยายามควบคุมสภาวะต่างๆ ให้เหมาะสม แล้วปล่อยให้สสารทำปฏิกิริยากันเอง ตัวอย่างเช่น การทำมีดเราขึ้นรูปด้วยการเผาเหล็กให้ร้อนแล้วตีขึ้นรูป จากนั้นนำไปเจียระไนหรือลับให้คม ในปัจจุบันได้มีการพัฒนาการจัดการอะตอมและโมเลกุลในระดับขนาดเล็กลง เช่น การทำไมโครชิพ ซึ่งเรียกว่าเป็นการใช้เทคโนโลยีแบบบนลงล่าง (top-down technology) ซึ่งมีขีดจำกัดสูง และการทำอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ที่มีขนาดเล็ก แต่อุปกรณ์เหล่านี้ยังคงประกอบด้วยอะตอมเป็นล้าน ๆ ตัว และยังคงมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ถึงแม้อุปกรณ์เหล่านี้จะทำให้คอมพิวเตอร์มีขนาดเล็กลงและมีประสิทธิภาพสูงขึ้น แต่การใช้เทคโนโลยีแบบหยาบมาสร้างสิ่งที่มีขนาดเล็กย่อมขาดความเที่ยงตรง และมีความบกพร่องสูง

2.เทคโนโลยีระดับโมเลกุล (Molecular Technology) หรือนาโนเทคโนโลยี (Nanotechnology) เป็นเทคโนโลยีใหม่ที่สามารถจัดการกับอะตอมหรือโมเลกุลแต่ละตัวได้อย่างเที่ยงตรง และไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า และเป็นเทคโนโลยีที่ใช้จัดการกับ สิ่งต่างๆ หรือผลิตสิ่งต่างๆโดยการนำอะตอมหรือโมเลกุลมาจัดเรียง ณ ตำแหน่งที่ต้องการอย่างแม่นยำ สิ่งที่ผลิตขึ้นมาอาจเป็นสิ่งเล็กๆ หรือเป็นสิ่งใหญ่ก็ได้ การนำเอาเทคโนโลยีระดับโมเลกุลไปสร้างสิ่งที่ใหญ่ขึ้นมานี้ว่าใช้เทคโนโลยีแบบล่างขึ้นบน (bottom-up technology) เช่น พืชสร้างผนังเซลล์จากการนำเอาโมเลกุลน้ำตาลมาต่อกัน

ดังนั้นนาโนเทคโนโลยีในความหมายของนักวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันคือ การสร้างโดยเริ่มจากสิ่งที่เล็กที่สุด ระดับอะตอมหรือโมเลกุลขึ้นไป มาจัดเรียงกันทีละอะตอมหรือทีละโมเลกุล แล้วทำให้ได้สิ่งที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและมีโครงสร้างเป็นระเบียบตามที่ต้องการ

นาโนเทคโนโลยีมีรากฐานอยู่บนการผลิตในระดับโมเลกุลที่ต้องการ เป็นการรวมเอาหลักการทางเคมีและทางกลศาสตร์มาประยุกต์ใช้งานที่แปลกใหม่ ในทางเคมีโดยทั่วไปโมเลกุลเคลื่อนที่โดยการแพร่ และชนกันของโมเลกุลในทุกตำแหน่งและในทุกทิศทางที่เป็นไปได้ ผลของปฏิกิริยาเคมีเป็นสิ่งที่ยากจะควบคุม ในทางตรงกันข้ามการสร้างโมเลกุลสามารถใช้ประโยชน์ของการสังเคราะห์ทางกล คือใช้อุปกรณ์ทางกลเพื่อนำการเคลื่อนที่ของโมเลกุลที่ทำปฏิกิริยาโดยประยุกต์ใช้หลักการทางกลศาสตร์ของการยึดและกำหนดตำแหน่งเข้ากับการทำปฏิกิริยาเคมี การสังเคราะห์ทางกลสามารถสร้างความพิเศษที่ทำให้โมเลกุลเปลี่ยนแปลงไปเกิดในตำแหน่งที่เที่ยงตรง และในลำดับที่เที่ยงตรง ตำแหน่งที่เชื่อถือได้เป็นสิ่งที่ต้องการสำหรับการสังเคราะห์ทางกลเพื่อสร้างวัตถุด้วยการจัดเรียงอะตอมจำนวนล้านถึงพันล้านอะตอมอย่างเที่ยงตรง

ประโยชน์ของนาโนเทคโนโลยี

ประโยชน์ของนาโนเทคโนโลยีเป็นความหวังที่จะฝ่าวิกฤติปัจจุบันของมนุษยชาติได้หลากหลายอย่างดังนี้

1. พบทางออกที่จะได้ใช้พลังงานราคาถูกและสะอาดเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
2. มีน้ำที่สะอาดเพียงพอสำหรับทุกคนในโลก
3. ทำให้มนุษย์สุขภาพแข็งแรงและอายุยืนกว่าเดิม (มนุษย์อาจมีอายุเฉลี่ยถึง 200 ปี)
4. สามารถเพิ่มผลผลิตทางการเกษตรได้อย่างพอเพียงกับประชากรโลก
5. เพิ่มศักยภาพในการติดต่อสื่อสารของผู้คนทั้งโลกอย่างทั่วถึง ทัดเทียม และพอเพียง
6. สร้างหุ่นยนต์นาโนที่สามารถซ่อมแซมความบกพร่องของเซลล์เม็ดเลือดแดง คอยทำลายเซลล์แปลกปลอมต่าง ๆ
7. มีความสามารถในการประกอบตัวเอง และทำสำเนาตัวเอง
8. การใช้เทคโนโลยีในเทคโนโลยีเพื่อสุขภาพ
9. การใช้นาโนเทคโนโลยีในการผลิตภัณฑ์อาหารเสริมเพื่อสุขภาพและทางการแพทย์
10. ในอนาคตเราอาจใช้นาโนเทคโนโลยีสร้างอวัยวะเทียม

กลับสู่หน้าหลัก https://thinng.com/