แค่ 6 ปีที่ "แกรฟีน" ถูกลอกออกจากคาร์บอนในรูปไส้ดินสอ ก็ทำให้ 2 คู่หูศิษย์อาจารย์คว้า "โนเบล" ไปครอง และด้วยวัสดุธรรมดาๆ อย่างเทปกาวได้ช่วยให้ทั้งสองคนแปะป้ายความหวัง "วัสดุแห่งอนาคต" ซึ่งทั่วโลกต่างจับตาและหันหน้ามาศึกษา รวมถึงนักวิจัยไทยด้วย
“ปกติไม่มีหรอกที่จะค้นพบเพียง 5-6 ปี แล้วได้โนเบล ส่วนมากต้องรอกันจนแก่ แต่วัสดุชนิดนี้มีอิทธิพลเยอะมาก" ดร. อดิสร เตือนตรานนท์ ผู้อำนวยการหน่วยปฏิบัติการนาโนอิเล็กทรอนิกส์และเครื่องกลจุลภาค ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) กล่าวถึงรางวัลโนเบล สาขาฟิสิกส์ ประจำ 2010 นี้ที่มอบให้แก่ผู้ค้นพบ "แกรฟีน" (Graphene) ในห้องปฏิบัติการ
“ปกติไม่มีหรอกที่จะค้นพบเพียง 5-6 ปี แล้วได้โนเบล ส่วนมากต้องรอกันจนแก่ แต่วัสดุชนิดนี้มีอิทธิพลเยอะมาก" ดร. อดิสร เตือนตรานนท์ ผู้อำนวยการหน่วยปฏิบัติการนาโนอิเล็กทรอนิกส์และเครื่องกลจุลภาค ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) กล่าวถึงรางวัลโนเบล สาขาฟิสิกส์ ประจำ 2010 นี้ที่มอบให้แก่ผู้ค้นพบ "แกรฟีน" (Graphene) ในห้องปฏิบัติการ
แกรฟีนมีอยู่ในธรรมชาตินานแล้ว แต่เพิ่งสังเคราะห์ได้เมื่อปี 2004 โดย ดร.อังเดร ไกม์ (Dr.Andre Geim) และ ดร.คอนสแตนติน โนโวเซลอฟ (Dr.Konstantin Novoselov) คู่อาจารย์-ศิษย์จากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ (University of Manchester) ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลไปหยกๆ และปัจจุบันนักวิจัยทั่วโลกต่างให้ความสนใจกับวัสดุชนิดนี้ มีการค้นพบคุณสมบัติใหม่ๆและตีพิมพ์ผลงานทุกวัน
ด้วยโครงสร้างที่เกิดจากคาร์บอนเรียงตัวหนาเพียงอะตอม 1 ชั้น ไม่มีใครคิดว่าวัสดุที่มีโครงสร้างเช่นนั้นจะคงตัวอยู่ได้ หลายคนคาดว่าคาร์บอนเหล่านั้นน่าจะรวมตัวกันหรือเปลี่ยนรูปไปเป็นโครงสร้างใหม่ ซึ่งอาจจะม้วนตัวกลายเป็นท่อคาร์บอนนาโนหรือหดตัวกลายเป็นฟูลเลอรีน (fullerene) หรือบัคกี้บอล (Bucky Ball) หรือซ้อนกันกลายเป็นแกรไฟต์
การเรียงตัวของคาร์บอนที่ต่างกัน ทำให้แกรไฟต์หรือไส้ดินสอมีคุณสมบัติแตกต่างไปจากเพชร เช่นเดียวกับแกรฟีน ที่แม้จะจับตัวหนาแค่อะตอมชั้นเดียว แต่กลับมีคุณสมบัติโดดเด่นอย่างคาดไม่ถึง
กราฟีนนำไฟฟ้าได้ดีกว่าทองแดง 4 เท่า มีพื้นที่ผิวมากกว่าท่อคาร์บอนนาโน 2 เท่า แข็งแรงกว่าเหล็ก 200 เท่าและแกร่งกว่าเพชรที่เคยได้ชื่อว่าเป็นวัสดุที่แข็งที่สุดในโลก ยืดหยุ่นได้ดี และยังโปร่งแสงในระดับที่ยอมให้แสงผ่านได้ถึง 97%
คุณสมบัติเหล่านี้ ไม่ได้มีไว้เพื่อทำลายสถิติโลกเท่านั้น แต่เป็นกุญแจที่จะนำไปสู่การพัฒนาวัสดุใหม่ๆ ในส่วนของคุณสมบัตินำไฟฟ้า โปร่งแสงและยืดหยุ่นนั้น เป็นความหวังสู่การพัฒนาหน้าจอโค้งงอได้ แม้หน้าจอโค้งงอไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่ต้นกำเนิดที่มาจากคาร์บอนซึ่งเป็นธาตุที่มีอยู่เหลือเฟือในโลกนี้และราคาถูก จะเป็นตัวเลือกทดแทนขั้วไฟฟ้าโปร่งแสง (Indium Tin Oxide: ITO) องค์ประกอบของจอภาพที่ผลิตขึ้นจากอินเดียม (Indium) ธาตุหายากที่มีราคาสูงขึ้นจากเดิมหลายเท่าตัว
ด้านนักวิจัยไทยจากเนคเทค ซึ่งมีแนวคิดพัฒนาเซนเซอร์ที่มีความไวมากขึ้นโดยใช้เทคนิคการพิมพ์ สนใจนำแกรฟีนมาเป็นส่วนผสมของน้ำหมึกสำหรับพิมพ์วงจรอิเล็กทรอนิกส์ แต่ต้องการสังเคราะห์ขึ้นมาเอง ไม่ใช่ซื้อมาผสมเหมือนงานวิจัยที่มีอยู่ทั่วไป
การสังเคราะห์แกรฟีนของทีมวิจัยเนคเทคนั้นแตกต่างจากสังเคราะห์ของ ดร.ไกม์ ซึ่งสังเคราะห์แกรฟีนขึ้นโดยใช้เทปกาวลอกชั้นคาร์บอนออกจากแกรไฟต์ ซึ่งเป็นวิธีที่สร้างความฮือฮาอย่างยิ่ง ในตอนแรกเขาส่งผลงานตีพิมพ์ลงวารสารเนเจอร์ (Nature) แต่ถูกปฏิเสธเนื่องจากไม่เชื่อว่าทำได้จริง เขาจึงส่งไปตีพิมพ์ลงวารสารไซน์ (Science) แทน
หากแต่วิธีการที่ทีมวิจัยเนคเทคพัฒนาขึ้นมานั้นเป็นกระบวนการเคมีไฟฟ้า ซึ่ง ดร.อดิสรเล่าว่า เป็นวิธีที่ทำได้ง่ายและมีต้นทุนต่ำ และยังขยายกำลังการผลิตสู่ระดับอุตสาหกรรมได้ง่าย ในขณะที่วิธีของ ดร.ไกม์นั้นแม้จะง่ายและถูกเช่นกัน แต่ขยายการผลิตได้ยากกว่า
“เราทำมา 6 เดือนแล้วแต่ไม่กล้าพูดเต็มปากเต็มคำ แต่พอได้หลักฐานจากกล้องเอเอฟเอ็ม* เห็นความหนาของชั้นอะตอม 0.7-1 นาโนเมตร ซึ่งอยู่ในความหนาของกราฟีน 1-2 ชั้น และภาพขยายแสนเท่าจากกล้องทีอีเอ็ม** เราจึงมั่นใจ” ดร.อดิสรกล่าว และบอกว่า เบื้องต้นทางทีมวิจัยจะทดลองใช้เป็นเซนเซอร์สำหรับวัดกลูโคสและคอเลสเตอรอลก่อน ซึ่งจะได้เซนเซอร์ที่ไวกว่าเดิม 30-40%
แกรฟีนของทีมนักวิจัยเนคเทคนั้นยังไม่ใช่แกรฟีนที่สมบูรณ์ เนื่องจากมีการเรียงตัวของคาร์บอน 2-3 ชั้นอะตอม หรืออาจถึง 10 ชั้น และตอนนี้ยังไม่ใครที่ผลิตแผ่นแกรฟีนที่มีขนาดใหญ่ได้ถึง 1 ตารางเซนติเมตร แม้แต่ ดร.ไกม์และโนโวเซลอฟยังผลิตแกรฟีนได้ในรูปเกล็ดเล็กๆ เท่านั้น หากแต่การสังเคราะห์แกรฟีนได้ในครั้งนี้ถือเป็นครั้งแรกของไทย และวิธีการผสมหมึกนำไฟฟ้ายังเป็นวิธีการใหม่ของโลกด้วย.
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น