นาโนเทคโนโลยี (Nanotechnology)
ความเป็นมา
คำว่า “นาโน (Nano) ” มีรากศัพท์มาจากภาษากรีก ว่า “Nanos” แปลว่า “แคระ” และมักเรียกกันในอีกชื่อหนึ่งว่า “ตัวแคระ” ดังนั้น นาโน จึงเป็นสิ่งของที่เล็กมาก ตัวอย่าง เช่น สิ่งของที่มีขนาด 1 นาโนเมตร ก็หมายถึงมีขนาด 1 ในพันล้านเมตร (อักษรย่อ น.ม. - nm) หรือเท่ากับ 1/1,000,000,000 เมตร (หนึ่งในพันล้านส่วนของเมตร) โดยปกติแล้วใช้เป็นคำอุปสรรค (prefix) ซึ่งมีค่าเท่ากับหนึ่งในพันล้านส่วน เมื่อนำคำว่า “นาโน” ไปใช้ในหน่วยใดก็ตาม จะหมายถึงพันล้านส่วนของหน่วยนั้น เช่น 1 นาโนเมตรมีขนาดประมาณ 1 ใน 50,000 ส่วนของเส้นผมของคนเรา หรือเส้นผมมีขนาดประมาณ 50,000 นาโนเมตร หรือน้ำ 1 นาโนลิตร จะเท่ากับน้ำ 1 แก้วที่ได้จากการนำน้ำ 1 ลิตรมาตวงแบ่งออกเป็นพันล้านแก้วเล็กๆ หรือระยะเวลา 1 นาโนวินาที แปลว่าเป็นช่วงเวลาที่สั้นมาก แค่เพียง 1 ส่วนในพันล้านวินาทีหรือเซลล์แบคทีเรียมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางไม่กี่ร้อยนาโนเมตรหรือสิ่งเล็กจิ๋วที่สุดที่มนุษย์สามารถมองเห็นได้โดยไม่ต้องมีเครื่องช่วยมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 10,000 นาโนเมตรหรืออะตอมของไฮโดรเจน 10 ตัวรวมกันเท่ากับ 1 นาโนเมตร มีผู้ให้ความหมายของ นาโนเทคโนโลยี ไว้หลากหลาย เช่น นาโนเทคโนโลยี (Nanotechnology) เป็นเทคโนโลยีที่เกี่ยวกับสิ่งที่เล็กมาก สิ่งของที่มีขนาด 1 นาโนเมตร ก็หมายถึงมีขนาด 1 ในพันล้านเมตร โดยอาจเปรียบเทียบได้อย่างง่ายๆ ว่า ผู้ชายที่สูง 2 เมตรเท่ากับผู้ชายคนนี้สูงถึง 2 พันล้านนาโนเมตร สิ่งที่เล็กมาก เช่น ดีเอ็นเอ (DNA ตัวย่อของ Deoxy ribonucleic acid) ที่เคยได้ยินกันบ่อยๆ นั้น มีความกว้างของโมเลกุลประมาณ 2.5 นาโนเมตร นาโนเทคโนโลยี เป็นการสร้างเทคโนโลยีจากอะตอม และโมเลกุลของสิ่งต่าง ๆ ที่ไม่มีชีวิตขนาด 1 ในพันล้านส่วน มาใช้ให้เกิดประโยชน์ในชีวิตประจำวันมากที่สุด โดยเฉพาะการช่วยให้ประชาชนมีสุขภาพดี และสามารถรักษาโรค ซึ่งเรื่องนี้ กำลังเป็นที่แพร่หลายในวงการแพทย์ของญี่ปุ่นและอเมริกา เพราะสามารถสร้างเครื่องมือขนาดจิ๋วรักษาโรคในระดับเซลล์ หรือโมเลกุลในร่างกายได้ อย่างเช่น โรคมะเร็ง
นาโนเทคโนโลยี หมายถึง เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการ สร้าง การสังเคราะห์วัสดุ อุปกรณ์ เครื่องจักรหรือผลิตภัณฑ์ซึ่งมีขนาดเล็กมากในระดับนาโนเมตร เทียบเท่ากับระดับอนุภาคของโมเลกุลหรืออะตอม รวมถึงการออกแบบหรือการใช้เครื่องมือสร้างวัสดุที่อยู่ในระดับที่เล็กมาก หรือการเรียงอะตอมและโมเลกุลในตำแหน่งที่ต้องการ ได้อย่างแม่นยำ และถูกต้อง ทำให้โครงสร้างของวัสดุหรือสสารมีคุณสมบัติพิเศษ ไม่ว่าทางด้านฟิสิกส์ เคมี หรือชีวภาพ ส่งให้มีผลประโยชน์ต่อผู้ใช้สอย
เดิมมนุษย์สนใจสร้างสิ่งที่มีขนาดใหญ่ เช่น ปิรามิด กำแพงเมืองจีน ปราสาทราชวังต่างๆ ส่วนสิ่งที่มีขนาดเล็กก็สนใจเช่นกัน เช่น โทรทัศน์ วิทยุ โทรศัพท์ คอมพิวเตอร์ ต่อมาทั้งโทรทัศน์ วิทยุ โทรศัพท์ คอมพิวเตอร์มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆเพื่อความสะดวกในการนำติดตัวไป กลายเป็นโทรศัพท์มือถือ และคอมพิวเตอร์แบบกระเป๋าหิ้ว (Notebook) เป็นต้น ตัวอย่างที่ชัดเจนอีกอย่างหนึ่งคือ การพัฒนาการเก็บข้อมูลที่เปลี่ยนจากการใช้แผ่นเก็บข้อมูล (floppy disk) ที่มีเนื้อที่ให้เก็บไฟล์ขนาดใหญ่มากไม่ได้ จึงจำเป็นต้องใช้หลายๆแผ่นต่อกันเพื่อเก็บไฟล์ขนาดใหญ่มากเพียงไฟล์เดียว มาเป็นการใช้แผ่นซีดี (compact disc; CD) เพียง 1 แผ่น ก็สามารถเก็บข้อมูลได้มากกว่าหลายเท่าตัว ตัวอย่างเหล่านี้นับเป็นสิ่งที่แสดงถึงความเข้าใจของนักวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีและวิศวกรรมที่ตระหนักในความสำคัญของสิ่งที่มีขนาดเล็กแต่มีประสิทธิภาพสูง จึงทำให้นักวิจัยสนใจในการศึกษาเรื่องของนาโนเทคโนโลยีกันเรื่อยมาจนถึงปัจจุบัน และจะก้าวหน้าต่อในอนาคต
จุดเริ่มต้นของนาโนเทคโนโลยี
นาโนเทคโนโลยี มีจุดเริ่มต้นโดย อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) เป็นผู้ศึกษาขนาดและการเคลื่อนไหวของโมเลกุลน้ำตาล ซึ่งถือว่าเป็นหลักเกณฑ์ที่สำคัญมากของการศึกษาอนุภาคระดับนาโนในเวลาต่อมา หลังจากนั้นได้มีการศึกษาวิจัยนวัตกรรมทางด้านนาโนเทคโนโลยีขึ้นมากมาย
ศาสตราจารย์ริชาร์ด ฟายน์แมน (Richard Feynman) (ค.ศ. 1918-1988) เป็นผู้ให้ความคิดว่า วันหนึ่งนักวิทยาศาสตร์จะสามารถจัดเรียงอะตอมได้ จากการที่เขาได้ปาฐกถาเรื่อง There's plenty of room at the bottom เมื่อปี ค.ศ. 1959 ว่า "สักวันหนึ่ง เราจะสามารถประกอบสิ่งต่างๆ ผลิตสิ่งต่างๆ ขึ้นมาจากการจัดเรียงอะตอมได้ด้วยความแม่นยำ และเท่าที่ข้าพเจ้ารู้ ไม่มีกฎทางฟิสิกส์ใดๆ แม้แต่หลักแห่งความไม่แน่นอน (Uncertainty Principle) ที่จะมาขัดขวางความเป็นไปได้นี้" ต่อมาเขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์เมื่อปี ค.ศ. 1965 จากทฤษฎีควอนตัม
ริชาร์ด ฟายน์แมน (ค.ศ. 1918-1988)
ค.ศ. 1981 เกิร์ด บินนิ่ง (Gred Binning) และ ไฮน์ริช โรห์เฮอร์ (Heinrich Rohrer) ประสบความสำเร็จในการสร้างกล้อง Scanning tunneling microscope ที่สามารถมองเห็นการจัดเรียงตัวของอะตอมของสสารต่าง ๆ ได้อย่างชัดเจน
ค.ศ. 1986 หนังสือชื่อ “จักรกลแห่งการสร้างสรรค์ (Engines of Creation)” ซึ่งมีเนื้อหาทั้งหมดเกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยี ที่แต่งโดย อีริค เดรกเลอร์ (Eric Drexler) ได้เริ่มวางจำหน่ายและได้รับความนิยมเป็นอย่างมาก คำว่า นาโนเทคโนโลยี จึงติดตลาดแต่นั้นมา
จนกระทั่งปี ค.ศ. 2000 รัฐบาลสหรัฐได้ผลักดันให้เกิดโครงการริเริ่มทางเทคโนโลยีแห่งชาติขึ้นมา ทำให้โลกเกิดกระแสตื่นตัวเกี่ยวกับการพัฒนานาโนเทคโนโลยีขึ้นอย่างมากส่วนทางประเทศเอเชีย ประเทศญี่ปุ่นได้จัดตั้งศูนย์วิทยาศาสตร์นาโนและนาโนเทคโนโลยี ขึ้นในมหาวิทยาลัยโอซากา มีการวิจัยด้านนาโนเทคโนโลยี และให้ความสำคัญกับนาโนเทคโนโลยีมาก ทั้งการให้ทุนวิจัยและการศึกษา โดยการศึกษาในระดับปริญญาตรีของมหาวิทยาลัย ได้มีการจัดการเรียนการสอนด้านนาโนเทคโนโลยีนี้ขึ้น และมีการเรียนด้านสร้างสรรค์อุตสาหกรรมใหม่ ที่อยู่บนพื้นฐานของวิทยาศาสตร์นาโน นอกจากนั้นในมหาวิทยาลัยโทโฮคุก็มีการเรียนด้านวิศวกรรมการแพทย์ในอนาคต ที่อยู่บนพื้นฐานของเทคโนโลยีนาโนชีวภาพอีกด้วย
ค.ศ. 1986 หนังสือชื่อ “จักรกลแห่งการสร้างสรรค์ (Engines of Creation)” ซึ่งมีเนื้อหาทั้งหมดเกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยี ที่แต่งโดย อีริค เดรกเลอร์ (Eric Drexler) ได้เริ่มวางจำหน่ายและได้รับความนิยมเป็นอย่างมาก คำว่า นาโนเทคโนโลยี จึงติดตลาดแต่นั้นมา
จนกระทั่งปี ค.ศ. 2000 รัฐบาลสหรัฐได้ผลักดันให้เกิดโครงการริเริ่มทางเทคโนโลยีแห่งชาติขึ้นมา ทำให้โลกเกิดกระแสตื่นตัวเกี่ยวกับการพัฒนานาโนเทคโนโลยีขึ้นอย่างมากส่วนทางประเทศเอเชีย ประเทศญี่ปุ่นได้จัดตั้งศูนย์วิทยาศาสตร์นาโนและนาโนเทคโนโลยี ขึ้นในมหาวิทยาลัยโอซากา มีการวิจัยด้านนาโนเทคโนโลยี และให้ความสำคัญกับนาโนเทคโนโลยีมาก ทั้งการให้ทุนวิจัยและการศึกษา โดยการศึกษาในระดับปริญญาตรีของมหาวิทยาลัย ได้มีการจัดการเรียนการสอนด้านนาโนเทคโนโลยีนี้ขึ้น และมีการเรียนด้านสร้างสรรค์อุตสาหกรรมใหม่ ที่อยู่บนพื้นฐานของวิทยาศาสตร์นาโน นอกจากนั้นในมหาวิทยาลัยโทโฮคุก็มีการเรียนด้านวิศวกรรมการแพทย์ในอนาคต ที่อยู่บนพื้นฐานของเทคโนโลยีนาโนชีวภาพอีกด้วย
อ้างอิงจาก : facstaff.swu.ac.th/huan/นาโนเทคโนโลยี.doc
วีดีโอจาก : http://youtu.be/89SvVcLPAS0
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น