ดร.อดิสร กับน้ำหมึกนำไฟฟ้าที่ผสมกราฟีน (มือขวา) และโครงสร้างอุดมคติของกราฟีน (มือซ้าย)
เป็นความตื่นเต้นลึกๆ ของคนทำวิจัยในเรื่องเดียวกัน เมื่อผู้บุกเบิกการสังเคราะห์ “กราฟีน” คว้ารางวัลโนเบลไปในปีนี้ และความตื่นเต้นยิ่งเพิ่มขึ้นไปอีก เมื่อภาพถ่ายระดับนาโนชี้ชัดว่า สิ่งที่นักวิจัยของไทยสังเคราะห์ขึ้นมานั้นเป็นวัสดุชนิดเดียวกัน
เมื่อ 6 เดือนก่อน ดร. อดิสร เตือนตรานนท์ ผู้อำนวยการหน่วยปฏิบัติการนาโนอิเล็กทรอนิกส์และเครื่องกลจุลภาค ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) พร้อมทีมวิจัยมีแนวคิดที่จะพัฒนาเซนเซอร์ซึ่งมีความไวมากขึ้นโดยใช้เทคนิคการพิมพ์ จึงสนใจสังเคราะห์กราฟีน (Graphene) ขึ้นมาเป็นส่วนผสมของน้ำหมึก แทนที่จะซื้อมาผสมเหมือนงานวิจัยที่มีอยู่ทั่วโลก
เมื่อ 6 เดือนก่อน ดร. อดิสร เตือนตรานนท์ ผู้อำนวยการหน่วยปฏิบัติการนาโนอิเล็กทรอนิกส์และเครื่องกลจุลภาค ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) พร้อมทีมวิจัยมีแนวคิดที่จะพัฒนาเซนเซอร์ซึ่งมีความไวมากขึ้นโดยใช้เทคนิคการพิมพ์ จึงสนใจสังเคราะห์กราฟีน (Graphene) ขึ้นมาเป็นส่วนผสมของน้ำหมึก แทนที่จะซื้อมาผสมเหมือนงานวิจัยที่มีอยู่ทั่วโลก
ทั้งนี้ กราฟีนเป็นวัสดุชนิดใหม่และเป็นอีกรูปแบบในการจัดเรียงตัวของคาร์บอนเป็น 2 มิติ คือมีเพียงความกว้างและความยาว โดยมีความหนาเพียงอะตอมชั้นเดียว ซึ่งความหนาอุดมคติของกราฟีนอยู่ที่ 0.335 นาโนเมตร แต่ยังไม่เคยมีใครวัดได้จริง เพราะวัดได้ยากมากเนื่องจากมีอิเล็กตรอนวิ่งอยู่รอบๆ เหมือนเป็นกลุ่มเมฆปกคลุม
ดร.อดิสรซึ่งเปิดห้องปฏิบัติกล่าวให้ทีมข่าววิทยาศาสตร์ ASTV-ผู้จัดการออนไลน์ได้เข้าไปชมผลงานการวิจัยกราฟีน กล่าวว่าทางห้องแล็บของเขาหันมาสนใจกราฟีนเพราะมีผลงานเรื่องนี้ตีพิมพ์ใหม่ออกมาทุกวัน และทั่วโลกต่างให้ความสนใจกับวัสดุชนิดใหม่นี้ ซึ่งมีอยู่ในธรรมชาตินานแล้ว แต่เพิ่งสังเคราะห์ขึ้นมาได้เมื่อปี 2004 โดย ดร.อังเดร ไกม์ (Dr.Andre Geim) และ ดร.คอนสแตนติน โนโวเซลอฟ (Dr.Konstantin Novoselov) คู่อาจารย์-ศิษย์จากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ (University of Manchester) และเพิ่งได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2010
กราฟีนมีคุณสมบัติที่โดดเด่นคือ นำไฟฟ้าได้ดีกว่าทองแดง 4 เท่า มีพื้นที่ผิวมากกว่าท่อคาร์บอนนาโน 2 เท่า มีคุณสมบัติแข็งแรงกว่าเหล็ก 200 เท่าและแกร่งกว่าเพชรที่เคยได้ชื่อว่าเป็นวัสดุที่แข็งที่สุดในโลก ยืดหยุ่นได้ดี และยังมีคุณสมบัติที่ค้นพบใหม่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งคุณสมบัติเหล่านี้นำไปสู่การประยุกต์ใช้งานได้หลากหลาย
หนึ่งในการประยุกต์คือผลิตขึ้นเป็นเซนเซอร์ ซึ่งทีมวิจัยของ ดร.อดิสรได้นำกราฟีนที่สังเคราะห์ขึ้นกระบวนการทางเคมีไฟฟ้าผสมเข้ากับพอลิเมอร์ ได้เป็นน้ำหมึกสำหรับใช้พิมพ์วงจรอิเล็กทรอนิกส์หรือเซนเซอร์ ซึ่งมีความบริสุทธิ์มากกว่าที่มีการวิจัยในโลกและยังเป็นวิธีการใหม่ของโลกที่ไม่เหมือนที่อื่น โดยทางทีมวิจัยกำลังยื่นจดสิทธิบัตรเทคนิคการสังเคราะห์ดังกล่าว
การสังเคราะห์กราฟีนของทีมวิจัยเนคเทคนั้นแตกต่างจากสังเคราะห์ของ ดร.ไกม์ โดย ดร.อดิสรเล่าวว่า ผู้เป็นเจ้าของรางวัลโนเบลปีล่าสุดได้สังเคราะห์กราฟีนขึ้นโดยใช้เทปกาวลอกชั้นคาร์บอนออกจากกราไฟต์ ซึ่งเป็นวิธีที่สร้างความฮือฮาอย่างยิ่ง ในตอนแรกเขาส่งผลงานตีพิม์ลงวารสารเนเจอร์ (Nature) แต่ถูกปฏิเสธเนื่องจากไม่เชื่อว่าทำได้จริง เขาจึงส่งไปตีพิมพ์ลงวารสารไซน์ (Science) แทน
ส่วนวิธีการที่ทีมวิจัยเนคเทคพัฒนาขึ้นมานั้นเป็นกระบวนการเคมีไฟฟ้า ซึ่ง ดร.อดิสรเล่าว่า เป็นวิธีที่ทำได้ง่ายและมีต้นทุนต่ำ และยังขยายกำลังการผลิตสู่ระดับอุตสาหกรรมได้ง่าย ในขณะที่วิธีของ ดร.ไกม์นั้นแม้จะง่ายและถูกเช่นกัน แต่ขยายการผลิตได้ยากกว่า อย่างไรก็ดี ในตอนนี้ยังไม่ใครที่ผลิตแผ่นกราฟีนที่มีขนาดใหญ่ได้ถึง 1 ตารางเซนติเมตร
“เราทำมา 6 เดือนแล้วแต่ไม่กล้าพูดเต็มปากเต็มคำ แต่พอได้หลักฐานจากกล้องเอเอฟเอ็ม* เห็นความหนาของชั้น 0.7-1 นาโนเมตร ซึ่งอยู่ในความหนาของกราฟีน 1-2 ชั้น และภาพขยายแสนเท่าจากกล้องทีอีเอ็ม** เราจึงมั่นใจ” ดร.อดิสรกล่าว และบอกว่า เบื้องต้นทางทีมวิจัยจะทดลองใช้เป็นเซนเซอร์สำหรับวัดกลูโคสและคอเลสเตอรอลก่อน
เครื่องพิมพ์ซึ่งใช้หมึกนำไฟฟ้าพิมพ์วงจรสำหรับเซนเซอร์เคมีไฟฟ้า
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น