วันพุธที่ 12 พฤศจิกายน พ.ศ. 2551

พัฒนาการของนาโนเทคโนโลยี

เทคโนโลยีที่อารยธรรมของมนุษย์ได้พัฒนาขึ้นมามี 2 แบบ (17) คือ
1. เทคโนโลยีแบบหยาบ (Bulk Technology) คือเทคโนโลยีที่ใช้จัดการกับสิ่งต่างๆ หรือผลิตสิ่งต่างๆ โดยอาศัยวิธีกล เช่น ตัด กลึง บีบ อัด ต่อ งอและอื่นๆ หรืออาจใช้วิธีทางเคมีโดยการผสมให้ทำปฏิกิริยา โดยพยายามควบคุมสภาวะต่างๆ ให้เหมาะสม แล้วปล่อยให้สสารทำปฏิกิริยากันเอง เทคโนโลยีแบบนี้สามารถใช้สร้างสิ่งเล็กๆ ได้ก็จริง แต่ขาดความแม่นยำและมีความ บกพร่องสูง การนำเทคโนโลยีแบบหยาบไปสร้างสิ่งเล็กๆ เช่น ไมโครชิพ เราเรียกว่าเป็นการใช้เทคโนโลยีแบบบนลงล่าง (top-down technology) ซึ่งมีขีดจำกัดสูง ซึ่งอุตสาหกรรมผลิตไมโครชิพก็กำลังเผชิญปัญหาในการผลิตวงจรที่ระดับ 0.2 - 0.3 ไมครอนอยู่ แม้ว่าวิศวกรอิเล็กทรอนิกส์ ทั้งหลายจะภูมิใจกับความแม่นยำในระดับนี้ แต่ความเป็นจริงก็คือ ทรานซิสเตอร์ที่ผลิตได้ในระดับนี้ก็ยังมีจำนวนอะตอมอยู่ระดับล้านล้านอะตอม เราคงเรียกเทคโนโลยีในปัจจุบันของมนุษย์ แม้กระทั่งเทคโนโลยีที่ใช้ผลิตคอมพิวเตอร์ซึ่งใครๆ ต่างเข้าใจว่า เป็นเทคโนโลยีไฮเทคนี้ว่า เทคโนโลยีแบบหยาบ
2. เทคโนโลยีระดับโมเลกุล (Molecular Technology) คือเทคโนโลยีที่ใช้จัดการกับ สิ่งต่างๆ หรือผลิตสิ่งต่างๆ โดยการนำอะตอมหรือโมเลกุลมาจัดเรียง ณ ตำแหน่งที่ต้องการอย่างแม่นยำ สิ่งที่ผลิตขึ้นมาอาจเป็นสิ่งเล็กๆ หรือเป็นสิ่งใหญ่ก็ได้ การนำเอาเทคโนโลยีระดับโมเลกุลไปสร้างสิ่งที่ใหญ่ขึ้นมา (เช่น พืชสร้างผนังเซลล์จากการนำเอาโมเลกุลน้ำตาลมาต่อกัน) นี้ว่าใช้เทคโนโลยีแบบล่างขึ้นบน (bottom-up technology) เทคโนโลยีระดับโมเลกุลนี้เองที่เป็นนาโนเทคโนโลยี
จริงๆ แล้วนาโนเทคโนโลยีไม่ใช่ของใหม่ แต่มีกำเนิดมาในโลกนี้แล้วเมื่อประมาณ 3,500 ล้านปี โดยสิ่งมีชีวิตเซลล์แรกได้ถือกำเนิดขึ้น เซลล์ดังกล่าวถือได้ว่าเป็นจักรกลชีวภาพ (biomachines) ที่มีขนาดอยู่ในช่วงของนาโน โดยสามารถเพิ่มจำนวนตนเองและหาแหล่งพลังงานเพื่อใช้ในการดำรงชีวิตของตนเองได้ หลังจากที่ อัลเบิร์ต ไอสไตน์ (Albert Einstein) ได้ตีพิมพ์ผลงานวิจัยที่ค้นพบว่าโมเลกุลของน้ำตาลมีขนาดประมาณ 1 นาโนเมตร ในปี ค.ศ. 1905 คำว่า “นาโน” ก็เป็นที่รู้จักกันในวงการวิทยาศาสตร์ แต่ผู้เป็นบิดาแห่งนาโนเทคโนโลยีตัวจริง คือ ริชาร์ด ฟายน์แมน ที่ได้กล่าวถึงการศึกษาทางด้านนาโนเทคโนโลยีเป็นครั้งแรกในการปาฐกถาเรื่อง There is Plenty of Room at the Bottom ที่กล่าวว่าข้างล่างยังมีที่ว่างอีกเยอะ ในปี ค.ศ. 1959 ซึ่งนำไปสู่การศึกษาเกี่ยวกับการจัดการในระดับของอะตอมและโมเลกุลของสสารในเวลาต่อมา ถึงแม้ว่าในสมัยนั้นนาโนเทคโนโลยีในทัศนะของฟาย์นแมนคือ การสร้างเครื่องมือที่มีขนาดใหญ่เพื่อนำไปสร้างเครื่องมือที่มีขนาดเล็กลงไปเรื่อยๆ จนกระทั่งได้เครื่องมือที่เล็กมากจนสามารถใช้สร้างสิ่งที่มีขนาดในระดับนาโน (nanostructure) แต่นาโนเทคโนโลยีในความหมายของนักวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันคือ การสร้างโดยเริ่มจากสิ่งที่เล็กที่สุด ระดับอะตอมหรือโมเลกุลขึ้นไป มาจัดเรียงกันทีละอะตอมหรือทีละโมเลกุล แล้วทำให้ได้สิ่งที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและมีโครงสร้างเป็นระเบียบตามที่ต้องการ
ฟิสิกส์ของอะตอม และ กลศาสตร์ควอนตั้มเป็นจุดเปลี่ยนเทคโนโลยีแบบหยาบ ไปสู่เทคโนโลยีระดับโมเลกุล ระหว่างปี ค.ศ. 1900-1950 เป็น 50 ปีแห่งการพัฒนาทฤษฎีควอนตั้ม กลศาสตร์ควอนตั้มไม่จำกัดอยู่เฉพาะสาขาวิชาฟิสิกส์เท่านั้น แต่ยังเป็นพื้นฐานของวิชาเคมีด้วย กล่าวได้ว่าหากไม่มีกลศาสตร์ควอนตั้มก็ไม่มีเคมี เพราะเราไม่อาจอธิบายสมบัติในระดับอะตอมและโมเลกุล และได้ขยายผลไปสู่สาขาชีววิทยา และ ชีววิทยาระดับโมเลกุลด้วย ทำให้ปัจจุบันเรามีความเข้าใจต่อกลไก มีผลไปสู่การพัฒนาเทคโนโลยีชีวภาพที่ช่วยทำให้ความเป็นอยู่ของมนุษย์ดีขึ้น (18)
อ้างอิงจาก... http://www.dmsc.moph.go.th/webroot/SamutSongkhram/km-nano.htm 13/11/08

0 ความคิดเห็น: