นาโนเทคโนโลยีคืออะไร
วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีบนการวัดในระดับนาโนสเกลได้พัฒนา นาโนเทคโนโลยีเกี่ยวกับการจัดการอะตอมและโมเลกุล โดยการทำเครื่องจักรหรืออุปกรณือิเล็กทรอนิกส์โดยการสร้างจากกลุ่มของโมเลกุลหรือสร้างวัสดุและโครงวัสดุจากโครงสร้างระดับ ล่างสุดคือ อะตอมหรือโมเลกุล การออกแบบวัสดุที่ได้นั้นคือ การควบคุมโครงสร้างของอะตอมหรือโมเลกุล ในโลกของนาโนวัสดุจะ ทำการวัดเป็น 1/1,000,000,000 meter นั้นคือเป็น 4 เท่าของความกว้างของ 1 อะตอมและมีขนาดเล็กกว่าความหนาของเส้นผม ประมาณ 1,000 เท่า นาโนเทคโนโลยีเปลี่ยนวิถีทางต่างๆ มากมาย ไม่ว่าทางยา, คอมพิวเตอร์, รถยนต์ จนไปถึงสิ่งซึ่งยังไม่ได้คิด อีกมากมาย
อีกนัยหนึ่ง คอมพิวเตอร์จำลองข้อมูลข่าวสารซึ่งแทบจะไม่ต้องมีค่าใช้จ่ายใดๆ การให้การส่งเสริมอย่างดีที่จะให้มีการประดิษฐ์ สิ่งต่างๆ ในการผลิตแทนจะไม่ต้องใช้ค่าใช้จ่าย โดยการดูแลรักษาอะตอมอย่างรอบคอบ เฉกเช่นคอมพิวเตอร์ดูแลรักษาส่วนต่างๆ ของข้อมูลข่าวสาร ที่จะยอมรับโครงสร้างอัตโนมัติของผู้บริโภคสินค้าที่ปราศจากการใช้แรงงาน เหมือนที่ปฏิบัติสืบต่อกันมาเหมือน เช่น เครื่องถ่ายเอกสาร ซึ่งสามารถถ่ายสำเนาเอกสารได้จำนวนไม่จำกัด โดยปราศจากข้อความต้นฉบับที่มนุษย์ต้องพิมพ์ซ้ำอีก
อิเล็กทรอนิกส์เติมพลังงานจากส่วนเล็กๆ ภายใน เช่น กำลังงานส่วนเล็กๆ ที่จับอยู่ในอะตอมแต่ละอะตอม สามารถนำพา เครื่องมือได้ดังเช่น โปรตีนของมันฝรั่ง ที่จับอยู่กับผิวดิน, อากาศและน้ำที่สามารถผลิตลำเนาใหม่ของมัน
การจับคู่ระหว่างวิชาเคมีและวิศวกรรมนั้นเรียกว่า "นาโนเทคโนโลยี" ซึ่งเรียกชื่อในยุคของเครื่องยนต์ที่สามารถจำลองแบบ ได้ด้วยตนเองและสินค้าที่ผู้บริโภครวบรวมได้ด้วยตัวเองนี้ผลิตจากอะตอมที่ใหม่และราคาถูก
ขอบเขตของนาโนเทคโนโลยีที่นำไปวิจัยทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมสามารถแสดงให้เห็นได้ดังนี้
Biological Nanosystems
Nanofabrication
Self-Assembly Structures (โครงสร้างเฉพาะ)
Nanoscale Phenomena
Modeling Simulation at the Nanoscale
Nanoanalytical Tool Development
Nanodevices
อะไรบ้างที่เป็นการประยุกต์ได้รับมาจากการพัฒนาทางนาโนสเกล
Materials วัสดุใหม่ที่มีความแข็งและเบามากกว่าทุกวันนี้, Chemical Sensing, Optical Switching
Information Technology : Quantum Computing และ Computer Chip ซึ่งจะเก็บบิตได้เป็นล้านล้านบิตของข้อมูลโดย chipมีขนาดเท่าหัวเข็ม
Medical การปรับปรุงแก้ไขยาและยีน สร้างปลูกเนื้อเยื่อหรืออวัยวะให้สามารถเข้ากับร่างกาย และ nanoscale sensorsสามารถทำการตรวจจับการป่วยของเราได้
นาโนเทคโนโลยี เหมือนจะเป็นเทคโนโลยีที่ใหม่ แต่จริงๆ แล้วได้ผู้ที่มองเห็นความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีตัวตั้งแต่เมื่อ 40 ปีมาแล้ว โดยศาสตราจารย์ริชาร์ด ฟรายแมน (Richard Feynman) ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ นาโนเทคโนโลยีถูกนิยาม ว่าเป็นเทคโนโลยีประกอบและผลิตสิ่งต่างๆ ขึ้นมาจากการจัดเรียงอะตอม หรือโมเลกุลเข้าด้วยกันด้วยความแม่นยำและถูกต้องใน ระดับนาโนเมตร
เราอาจจะนิยามเทคโนโลยีที่อารยธรรมของมนุษย์ได้พัฒนาขึ้นเป็น 2 แบบคือ 1. เทคโนโลยีแบบหยาบ (Bulk Technology) ซึ่งใช้จัดการกับสิ่งต่างๆ โดยอาศัยวิธีกล เช่น ตัด กลึง บีบ อัด ต่อ งอและ อื่นๆ หรืออาจใช้วิธีทางเคมีโดยการผสมให้ทำปฏิกริยา โดยพยายามควบคุมสภาวะต่างๆ ให้เหมาะสม แล้วปล่อยให้สสารทำ ปฏิกริยากันเอง เทคโนโลยีแบบนี้สามารถใช้สร้างสิ่งเล็กๆ ได้ก็จริงแต่ขาดความแม่นยำและมีความบกพร่องสูง การนำเทคโนโลยี แบบหยาบไปสร้างสิ่งเล็กๆ เช่น ไมโครชิพ เราเรียกว่าเป็นการใช้เทคโนโลยีแบบบนลงล่าง (Top-Down Technology) ซึ่งมีขีด จำกัดสูง ซึ่งอุตสาหกรรมผลิตไมโครชิพก็กำลังเผชิญปัญหาในการผลิตวงจรที่ระดับ 0.2 - 0.3 ไมครอนอยู่ แม้ว่าวิศวกร อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหลายจะภูมิใจกับความแม่นยำในระดับนี้ แต่ความเป็นจริงก็คือ ทรานซิสเตอร์ที่ผลิตได้ในระดับนี้ก็ยังมีจำนวน อะตอมอยู่ระดับล้านล้านอะตอม เราคงเรียกเทคโนโลยีในปัจจุบันของมนุษย์ แม้กระทั่งเทคโนโลยีที่ใช้ผลิตคอมพิวเตอร์ซึ่งใครๆ ต่างเข้าใจว่าเป็นเทคโนโลยีไฮเทคนี้ว่า เทคโนโลยีแบบหยาบ 2. เทคโนโลยีระดับโมเลกุล (Molecular Technology) ซึ่งใช้จัดการกับสิ่งต่างๆ หรือผลิตสิ่งต่างๆ โดยการนำอะตอมหรือ โมเลกุลมาจัดเรียง ณ ตำแหน่งที่ต้องการอย่างแม่นยำ สิ่งที่ผลิตขึ้นมาอาจเป็นสิ่งเล็กๆ หรือเป็นสิ่งใหญ่ก็ได้ การนำเอาเทคโนโลยี ระดับโมเลกุลไปสร้างสิ่งที่ใหญ่ขึ้นมา (เช่น พืชสร้างผนังเซลล์จากการนำเอาโมเลกุลน้ำตาลมาต่อกัน) นี้ว่าใช้เทคโนโลยีแบบล่าง ขึ้นบน (Bottom-Up Technology) เทคโนโลยีระดับโมเลกุลนี้เองที่เป็นนาโนเทคโนโลยี
อีกนัยหนึ่ง คอมพิวเตอร์จำลองข้อมูลข่าวสารซึ่งแทบจะไม่ต้องมีค่าใช้จ่ายใดๆ การให้การส่งเสริมอย่างดีที่จะให้มีการประดิษฐ์ สิ่งต่างๆ ในการผลิตแทนจะไม่ต้องใช้ค่าใช้จ่าย โดยการดูแลรักษาอะตอมอย่างรอบคอบ เฉกเช่นคอมพิวเตอร์ดูแลรักษาส่วนต่างๆ ของข้อมูลข่าวสาร ที่จะยอมรับโครงสร้างอัตโนมัติของผู้บริโภคสินค้าที่ปราศจากการใช้แรงงาน เหมือนที่ปฏิบัติสืบต่อกันมาเหมือน เช่น เครื่องถ่ายเอกสาร ซึ่งสามารถถ่ายสำเนาเอกสารได้จำนวนไม่จำกัด โดยปราศจากข้อความต้นฉบับที่มนุษย์ต้องพิมพ์ซ้ำอีก
อิเล็กทรอนิกส์เติมพลังงานจากส่วนเล็กๆ ภายใน เช่น กำลังงานส่วนเล็กๆ ที่จับอยู่ในอะตอมแต่ละอะตอม สามารถนำพา เครื่องมือได้ดังเช่น โปรตีนของมันฝรั่ง ที่จับอยู่กับผิวดิน, อากาศและน้ำที่สามารถผลิตลำเนาใหม่ของมัน
การจับคู่ระหว่างวิชาเคมีและวิศวกรรมนั้นเรียกว่า "นาโนเทคโนโลยี" ซึ่งเรียกชื่อในยุคของเครื่องยนต์ที่สามารถจำลองแบบ ได้ด้วยตนเองและสินค้าที่ผู้บริโภครวบรวมได้ด้วยตัวเองนี้ผลิตจากอะตอมที่ใหม่และราคาถูก
ขอบเขตของนาโนเทคโนโลยีที่นำไปวิจัยทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมสามารถแสดงให้เห็นได้ดังนี้
Biological Nanosystems
Nanofabrication
Self-Assembly Structures (โครงสร้างเฉพาะ)
Nanoscale Phenomena
Modeling Simulation at the Nanoscale
Nanoanalytical Tool Development
Nanodevices
อะไรบ้างที่เป็นการประยุกต์ได้รับมาจากการพัฒนาทางนาโนสเกล
Materials วัสดุใหม่ที่มีความแข็งและเบามากกว่าทุกวันนี้, Chemical Sensing, Optical Switching
Information Technology : Quantum Computing และ Computer Chip ซึ่งจะเก็บบิตได้เป็นล้านล้านบิตของข้อมูลโดย chipมีขนาดเท่าหัวเข็ม
Medical การปรับปรุงแก้ไขยาและยีน สร้างปลูกเนื้อเยื่อหรืออวัยวะให้สามารถเข้ากับร่างกาย และ nanoscale sensorsสามารถทำการตรวจจับการป่วยของเราได้
นาโนเทคโนโลยี เหมือนจะเป็นเทคโนโลยีที่ใหม่ แต่จริงๆ แล้วได้ผู้ที่มองเห็นความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีตัวตั้งแต่เมื่อ 40 ปีมาแล้ว โดยศาสตราจารย์ริชาร์ด ฟรายแมน (Richard Feynman) ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ นาโนเทคโนโลยีถูกนิยาม ว่าเป็นเทคโนโลยีประกอบและผลิตสิ่งต่างๆ ขึ้นมาจากการจัดเรียงอะตอม หรือโมเลกุลเข้าด้วยกันด้วยความแม่นยำและถูกต้องใน ระดับนาโนเมตร
เราอาจจะนิยามเทคโนโลยีที่อารยธรรมของมนุษย์ได้พัฒนาขึ้นเป็น 2 แบบคือ 1. เทคโนโลยีแบบหยาบ (Bulk Technology) ซึ่งใช้จัดการกับสิ่งต่างๆ โดยอาศัยวิธีกล เช่น ตัด กลึง บีบ อัด ต่อ งอและ อื่นๆ หรืออาจใช้วิธีทางเคมีโดยการผสมให้ทำปฏิกริยา โดยพยายามควบคุมสภาวะต่างๆ ให้เหมาะสม แล้วปล่อยให้สสารทำ ปฏิกริยากันเอง เทคโนโลยีแบบนี้สามารถใช้สร้างสิ่งเล็กๆ ได้ก็จริงแต่ขาดความแม่นยำและมีความบกพร่องสูง การนำเทคโนโลยี แบบหยาบไปสร้างสิ่งเล็กๆ เช่น ไมโครชิพ เราเรียกว่าเป็นการใช้เทคโนโลยีแบบบนลงล่าง (Top-Down Technology) ซึ่งมีขีด จำกัดสูง ซึ่งอุตสาหกรรมผลิตไมโครชิพก็กำลังเผชิญปัญหาในการผลิตวงจรที่ระดับ 0.2 - 0.3 ไมครอนอยู่ แม้ว่าวิศวกร อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหลายจะภูมิใจกับความแม่นยำในระดับนี้ แต่ความเป็นจริงก็คือ ทรานซิสเตอร์ที่ผลิตได้ในระดับนี้ก็ยังมีจำนวน อะตอมอยู่ระดับล้านล้านอะตอม เราคงเรียกเทคโนโลยีในปัจจุบันของมนุษย์ แม้กระทั่งเทคโนโลยีที่ใช้ผลิตคอมพิวเตอร์ซึ่งใครๆ ต่างเข้าใจว่าเป็นเทคโนโลยีไฮเทคนี้ว่า เทคโนโลยีแบบหยาบ 2. เทคโนโลยีระดับโมเลกุล (Molecular Technology) ซึ่งใช้จัดการกับสิ่งต่างๆ หรือผลิตสิ่งต่างๆ โดยการนำอะตอมหรือ โมเลกุลมาจัดเรียง ณ ตำแหน่งที่ต้องการอย่างแม่นยำ สิ่งที่ผลิตขึ้นมาอาจเป็นสิ่งเล็กๆ หรือเป็นสิ่งใหญ่ก็ได้ การนำเอาเทคโนโลยี ระดับโมเลกุลไปสร้างสิ่งที่ใหญ่ขึ้นมา (เช่น พืชสร้างผนังเซลล์จากการนำเอาโมเลกุลน้ำตาลมาต่อกัน) นี้ว่าใช้เทคโนโลยีแบบล่าง ขึ้นบน (Bottom-Up Technology) เทคโนโลยีระดับโมเลกุลนี้เองที่เป็นนาโนเทคโนโลยี
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น