นาโนเทคโนโลยี

เฟืองขนาดนาโน
นาโนเทคโนโลยี (อังกฤษ: Nanotechnology) คือ เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการจัดการ การสร้างหรือการวิเคราะห์ วัสดุ อุปกรณ์ เครื่องจักรหรือผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดเล็กมาก ๆ ในระดับนาโนเมตร (ประมาณ 1-100 นาโนเมตร) รวมถึงการออกแบบหรือการประดิษฐ์เครื่องมือ เพื่อใช้สร้างหรือวิเคราะห์วัสดุในระดับที่เล็กมาก ๆ เช่น การจัดอะตอมและโมเลกุลในตำแหน่งที่ต้องการได้อย่างถูกต้องแม่นยำ  ส่งผลให้โครงสร้างของวัสดุ หรืออุปกรณ์ มีสมบัติพิเศษขึ้นไม่ว่าทางด้านกายภาพ เคมี หรือชีวภาพ และสามารถนำไปใช้ให้เกิดประโยชน์ได้ 
นาโนศาสตร์ (Nanoscience) คือ วิทยาศาสตร์แขนงหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการศึกษา วัสดุ อินทรีย์ อนินทรีย์ และรวมไปถึงสารชีวโมเลกุล ที่มีโครงสร้างในสามมิติ (ด้านยาว ด้านกว้าง ด้านสูง) ด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้ง 3 ด้าน มีขนาดอยู่ระหว่าง 1-100 นาโนเมตร โดยวัสดุที่มีมิติทั้งสามเล็กกว่า 100 นาโนเมตร วัสดุชนิดนั้น เรียกว่า วัสดุนาโนสามมิติ  (3-D nanomaterial) ถ้ามี สองมิติ หรือ หนึ่งมิติ ที่เล็กกว่า 100 นาโนเมตร เรียกว่า วัสดุนาโนสองมิติ (2-D) และวัสดุนาโนหนึ่งมิติ (1-D) ตามลำดับ สมบัติของวัสดุนาโนจะแตกต่างจากวัสดุที่มีขนาดใหญ่ (bulk material) ไม่ว่าจะเป็นสมบัติทางกายภาพ เคมี  และชีวภาพ ล้วนแล้วแต่มีสมบัติเฉพาะตัว ดังนั้น ถ้ากล่าวถึง นาโนศาสตร์ ก็จะเป็นการสร้างหรือศึกษาวัสดุที่มีโครงสร้างในระดับนาโนเมตร โดยผลลัพธ์ที่ได้ก็คือ วัสดุชนิดใหม่ หรือทราบสมบัติที่แตกต่างและน่าสนใจ โดยสมบัติเหล่านั้นสามารถอธิบายได้ด้วยทฤษีทางควอนตัม (quantum theory)

**ประวัติ**
ริชาร์ด ไฟน์แมน (Richard Phillips Feynman) เป็นผู้ที่ได้รับการยอมรับว่า เป็นคนแรกที่แสดงความเห็นถึงความเป็นไปได้ และแนวโน้มของนาโนเทคโนโลยี ในการบรรยายเรื่อง “There’s plenty of room at the bottom” ที่สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย เมื่อปี ค.ศ. 1959 (พ.ศ. 2502) โดยการแสดงความเห็นถึงความเป็นไปได้ และโอกาสของประโยชน์ที่จะได้จากการจัดการในระดับอะตอม
ปี ค.ศ. 1974 (พ.ศ. 2517) ศาสตราจารย์โนริโอะ ทานิงูจิ (Norio Taniguchi) แห่งมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์โตเกียวเป็นคนแรกที่เริ่มใช้คำว่า “Nanotechnology” 

**ประโยชน์ของนาโนเทคโนโลยี**
ประโยชน์ของนาโนเทคโนโลยีเป็นความหวังที่จะฝ่าวิกฤติปัจจุบันของมนุษยชาติได้หลากหลายอย่างดังนี้
# พบทางออกที่จะได้ใช้พลังงานราคาถูกและสะอาดเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
#มีน้ำที่สะอาดเพียงพอสำหรับทุกคนในโลก
# ทำให้มนุษย์สุขภาพแข็งแรงและอายุยืนกว่าเดิม (มนุษย์อาจมีอายุเฉลี่ยถึง 200 ปี)
# สามารถเพิ่มผลผลิตทางการเกษตรได้อย่างพอเพียงกับประชากรโลก
# เพิ่มศักยภาพในการติดต่อสื่อสารของผู้คนทั้งโลกอย่างทั่วถึง ทัดเทียม
#  สร้างหุ่นยนต์นาโนที่สามารถซ่อมแซมความบกพร่องของเซลล์เม็ดเลือดแดง คอยทำลายเซลล์แปลกปลอมต่าง ๆ
#  มีความสามารถในการประกอบตัวเอง  และทำสำเนาตัวเอง
#  การใช้เทคโนโลยีในเทคโนโลยีเพื่อสุขภาพ
#  การใช้นาโนเทคโนโลยีในการผลิตภัณฑ์อาหารเสริมเพื่อสุขภาพและทางการแพทย์
#  ในอนาคตเราอาจใช้นาโนเทคโนโลยีสร้างอวัยวะเทียม

**สาขาย่อยของนาโนเทคโนโลยี**
คาร์บอนนาโนทูบ ในโครงสร้างสามมิติ
# นาโนอิเล็กทรอนิกส์ (Nanoelectronics)
# นาโนเทคโนโลยีชีวภาพ (Bionanotechnology)
# นาโนเซนเซอร์ (Nanosensor)
# การแพทย์นาโน (Nanomedicine)
# ท่อนาโน (Nanotube)
# นาโนมอเตอร์ (Nanomotor)
# โรงงานนาโน (Nanofactory)
*งานด้านวัสดุนาโนเฉพาะทางและนาโนเทคโนโลยีขั้นสูง
การพัฒนาวัสดุนาโนเฉพาะทางเพื่อให้มีคุณสมบัติพิเศษเฉพาะด้าน ที่มุ่งเน้นการประยุกต์ใช้งานด้านผลิตภัณฑ์สิ่งทอ ผลิตภัณฑ์ในครัวเรือน รวมถึงการใช้ประโยชน์จากทรัพยากรธรรมชาติ เพื่อเพิ่มคุณภาพชีวิตที่ดี
*งานด้านการเกษตรนาโนและสิ่งแวดล้อม
การวิจัยและพัฒนานาโนเทคโนโลยีด้านนวัตกรรมอาหาร เกษตรและสิ่งแวดล้อม โดยการประยุกต์ใช้นาโนเทคโนโลยีการดัดแปลงโครงสร้างและพื้นผิว รวมทั้งการเตรียมนาโนคอมพอสิตี เพื่อเสริมสร้างความเข้มแข็งด้านเศรษฐกิจและสังคมของประเทศไทย ร่วมกับการจัดการสิ่งแวดล้อมอย่างยั่งยืน
*งานด้านนาโนเพื่อชีวิตและสุขภาพ
การวิจัยและพัฒนานาโนเทคโนโลยีด้านการตรวจวินิจฉัยโดยการใช้โมเลกุลเป้าหมาย การพัฒนาเทคโนโลยีระบบนำส่งยาชนิดใหม่และเวชสำอางจากการใช้ประโยชน์ ด้วยสารจากธรรมชาติและสมุนไพรไทย เพื่อการประยุกต์ทางด้านการแพทย์ สาธารณสุขและเวชสำอาง
*งานด้านมาตรวิทยานาโนวิเคราะห์และวิศวกรรม
การวิจัยและพัฒนาทางด้านมาตรวิทยาและความปลอดภัยทางด้านนาโนเทคโนโลยี การให้บริการวิเคราะห์ทดสอบระดับนาโน การพัฒนาต้นแบบงานวิจัยเชิงวิศวกรรม เพื่อเป็นรากฐานในการสร้างความเชื่อมั่นให้กับภาคการผลิตสินค้าและบริการในด้าน คุณภาพและมาตรฐานต่างๆในระดับสากล
*งานด้านการพัฒนาวัสดุนาโนและวิศวกรรมระบบนาโน
การพัฒนาและออกแบบ วัสดุ โครงสร้าง และระบบในระดับนาโนด้วยวิธีการคำนวณทางเคมีคอมพิวเตอร์ผ่านการสร้างแบบจำลองและการประเมินเชิงวิศวกรรมผ่านการ สร้างต้นแบบและระบบนำร่องสำหรับการประยุกต์ใช้งานในด้านพลังงาน ตัวเร่งปฏิกิริยา ประสิทธิภาพสูงและระบบตรวจวัดแบบจำเพาะ เพื่อความยั่งยืน และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

**ตัวอย่างผลงานจากนาโนเทคโนโลยี**
 คอนกรีตชนิดหนึ่งใช้เทคโนโลยีนาโน ใช้ Biochemical ทำปฏิกิริยาย่อยสลายกับมลภาวะที่เกิดจากรถยนต์ เช่น ไนโตรเจนไดออกไซด์ ในประเทศอังกฤษได้เริ่มมีการใช้เทคโนโลยีนี้ในการสร้างถนนและอุโมงค์ต่างๆ เพื่อลดมลภาวะบนท้องถนน และขณะเดียวกันเทคโนโลยีนาโน ทำให้อนุภาคคอนกรีตมีขนาดเล็กมาก ฝุ่น และแบคทีเรีย ไม่สามารถฝังตัวในเนื้อคอนกรีตได้ ทำให้อาคารที่ใช้คอนกรีตชนิดนี้ ดูใหม่เสมอ และยังคงไม่สะสมเชื้อโรค- เสื้อนาโน ด้วยการฝังอนุภาคนาโนเงิน (silver nanoparticle) ทำให้เกิดปฏิกิริยากับการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย หรือการใช้อนุภาคสังกะสีออกไซด์ระดับนาโนเมตรที่สามารถทำงานได้เมื่อถูกกระตุ้นด้วยแสงที่ตามองเห็น หรือแสงขาวมากเคลือบเส้นใยหรือสิ่งทอ ทำให้เกิดอนุมูลอิสระที่สามารถกำจัดสารอินทรีย์ต่างๆ โดยการแตกสลายตัว ทำให้ยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์และลดกลิ่นอับที่เกิดขึ้นได้ โดยมีการนำมาพัฒนาผลิตภัณฑ์เสื้อนาโนหลายรูปแบบ เช่น เสื้อกีฬานาโนยับยั้งเชิ้อจุลินทรีย์และกลิ่น- ไม้เทนนิสนาโนผสมท่อคาร์บอนนาโน เป็นตัวเสริมแรง (reinforced) ทำให้แข็งแรงขึ้น (อ่าน วัสดุผสม)- ชุดนักเรียนปลอดเชื้อและกลิ่น อันเป็นความร่วมมือระหว่างนักวิจัย สวทช. กับบริษัท สยามชุดนักเรียน จำกัด ในการพัฒนาเทคโนโลยีการเคลือบผ้าด้วยอนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์ ซึ่งใช้แสงเป็นตัวกระตุ้นให้เกิดปฏิกิริยาย่อยสลาย หรือที่เรียกว่า โฟโตแคตลิสต์ (photocatalyst) โดยไทเทเนียมไดออกไซด์ที่โดนกระตุ้นด้วยแสงยูวี จะเกิดการแตกตัวและทำปฏิกิริยากับน้ำ จนได้เป็นอนุมูลอิสระซึ่งจะสามารถไปย่อยสลายโปรตีนหรือสารเคมีต่างๆ จนทำให้เชื้อแบคทีเรียและกลิ่นอับหมดไป จึงมีการนำเทคโนโลยีการเคลือบผ้าด้วยอนุภาคไทเทเนียมไดออกไซด์นี้ไปใช้กับกระบวนการผลิตชุดนักเรียนต่อไป

**อ้างอิง**
  History of the Nanotechnology Meme date=2016-03-04 - สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ. ผลงานวิจัย สวทช. สู่เชิงพาณิชย์ ปี 2549-2554. ปทุมธานี : สำนักงานฯ, 2554.

**ดูเพิ่ม**
 ไมโครเทคโนโลยี (MEMS/MST)- ระบบไฟฟ้าเครื่องกลจุลภาค (MEMS or Microelectromechanical Systems)- วิศวกรรมวัสดุ - ศึกษาเกี่ยวกับการออกแบบวัสดุ เพื่อการใช้งานในอุตสาหกรรม- วัสดุนาโน

**แหล่งข้อมูลอื่น**
  Nano in Thailand Blog สถานภาพความก้าวหน้าของนาโนเทคโนโลยี และ เทคโนโลยีเกิดใหม่ต่างๆ ในโลกและในประเทศไทย โดย ดร. ธีรเกียรติ์ เกิดเจริญ-  How nanotechnology will work-  นาโนเทคโนโลยี คืออะไรกันแน่ ดร.สิรพัฒ ประโทนเทพ วิชาการ.คอม date=2006-06-23 -  ไขปริศนา นาโนเทคโนโลยี date=2006-03-16  บน วิชาการ.คอม โดย ดร. ณัฐพันธุ์ ศุภกา-  ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (NANOTEC) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ-  Nanotechnology สถาบันเทคโนโลยีแห่งเอเชีย  (ภาษาอังกฤษ) -  Center of Nanoscience and Nanotechnology date=2007-05-27  มหาวิทยาลัยมหิดล-   Nanotechnology - Foresight Institute-  Asia Pacific Nanotechnology Forum เอเชียแปซิฟิก-  Institute of Nanotechnology ยุโรป-  National Nanotechnology Initiative สหรัฐอเมริกา-  Scientific American: Nanotechnology  (นิตยสาร) -  Nanotechnology Now -  Nano Protective-  Nanotechnology

หมวดหมู่:วัสดุศาสตร์