- :: อ่าน - แนะนำศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (Introduction of Nanotec)

sudipan · ผู้ดูแลเว็บ

แนะนำศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ
ดร. สิรพัฒน์ ประโทนเทพ ผู้มอบบทความดีๆ แก่ Sudipan.net

ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (ศน.) หรือ NANOTEC เป็นหน่วยงานภายใต้สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ซึ่งมีที่ทำการหลักอยู่ที่อุทยานวิทยาศาสตร์แห่งประเทศไทย ภายในพื้นที่ตั้งของมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ศูนย์รังสิต จุดกำเนิดของ ศน. มาจากวิสัยทัศน์ของ พณฯ ท่านนายกรัฐมนตรี พต. ท.ทักษิณ ชินวัตร และ ศ. ดร. ไพรัช ธัชยพงษ์ ซึ่งเล็งเห็นความสำคัญและตระหนักถึงกระแสที่แรงของการพัฒนานาโนเทคโนโลยีในหลายประเทศทั่วโลก เมื่อวันที่ 13 สิงหาคม 2546 ที่ประชุมคณะรัฐมนตรีได้ให้ความเห็นชอบในการจัดตั้งศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติขึ้นมา

ทำความรู้จักกับนาโนเทคโนโลยี

โดยทั่วไปแล้วจะมีการเข้าใจไม่ถูกต้องนักในเรื่องนาโนเทคโนโลยี เช่นเข้าใจว่า เป็นการย่อของให้มีขนาดเล็กลง หรือ หุ่นยนต์ขนาดจิ๋วที่จะไปทำงานในระดับอะตอม ซึ่งไม่ใช่แก่นแท้ของนาโนเทคโนโลยี แต่เป็นเพียงมุมมองในด้านตัวผลิตภัณฑ์หรือวัตถุที่คนส่วนใหญ่จะจินตนาการได้

รูปที่ 1 เปรียบเทียบขนาดของวัตถุนาโน (ประมาณ 1-100 นาโนเมตร) กับวัตถุอื่นๆ

คำว่า นาโน (Nano) แปลว่าคนแคระในภาษากรีก ซึ่งเรียกย่อมาจากคำว่า นาโนเมตร (Nanometre) ซึ่งหมายถึง สิบยกกำลังลบเก้าเมตร หรือ 1 ส่วนพันล้านของ 1 เมตร ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าเส้นผมประมาณหนึ่งแสนเท่า และใหญ่กว่าไฮโดรเจนอะตอมประมาณ 10 เท่า  ดังแสดงในรูปที่ 1    คำนิยามโดยสังเขป ของ  นาโนศาสตร์ (Nanoscience)  คือการศึกษาปรากฏการณ์ทางธรรมชาติของวัตถุที่มีขนาดในช่วงนาโนเมตร (ประมาณ 1-100 นาโนเมตร)   ส่วนนาโนเทคโนโลยี (Nanotechnology) จะหมายถึงการสร้างวัตถุนาโนและประยุกต์นาโนศาสตร์ให้เป็นประโยชน์    จุดมุ่งหมายสูงสุดของนาโนเทคโนโลยีคือความสามารถที่จะสร้างและจัดเรียงอนุภาคต่างๆได้ตามความต้องการ เพื่อสร้างสสารหรือโครงสร้างของสารในแบบใหม่ๆที่ให้คุณสมบัติพิเศษที่อาจจะไม่เคยมีก่อนมาสู่ในชีวิตประจำวัน

การเกิดขึ้นมาได้ของนาโนศาสตร์และนาโนเทคโนโลยี มีแรงหนุนมา 2 ด้าน คือด้านเทคโนโลยี และด้านวิทยาศาสตร์ ทางด้านเทคโนโลยีในช่วงประมาณ 40-50 ปีที่ผ่านมาจะเห็นได้ว่าวงจรไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ได้ลดขนาดลงและเพิ่มจำนวนทรานซิสเตอร์ในวงจรอย่างมาก ผลลัพธ์ที่เห็นได้ชัด เช่น เครื่องคอมพิวเตอร์ที่เล็กลงและเร็วขึ้นกว่าสมัยก่อนมาก ชิ้นส่วนอุปกรณ์ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์จึงมีขนาดย่อเล็กลงมาถึงช่วงนาโน  นอกจากนั้นยังได้มีการประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์แบบต่าง ๆ เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน กล้องจุลทรรศน์แบบ Scanning Tunnelling Microscope (STM) ที่สามารถให้ภาพของวัตถุที่มีความละเอียดในระดับนาโนเมตรและระดับอะตอม
ทางด้านวิทยาศาสตร์ นาโนเมตรถือเป็นช่วงรอยต่อที่สำคัญของการศึกษาในโลกของอะตอม (Atomic world) กับโลกในชีวิตประจำวัน (เรียกกันว่า Macroscopic world)   ทฤษฏีหรือกฎต่าง ๆ ทางวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะในสาขาฟิสิกส์ จะกำหนดความสัมพันธ์ว่าคุณสมบัติตัวหนึ่งจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติตัวอื่นๆ อย่างไร  คุณสมบัติต่างๆส่วนใหญ่จะแปรผันกับขนาดของวัตถุไม่เหมือนกัน  วัตถุในขนาดนาโนเมตรโดยมากจึงมีคุณสมบัติใหม่ๆที่ต่างไปจากวัตถุในชีวิตประจำวัน   นอกจากนั้นขนาดในช่วงนาโนเมตรนี้รวมไปถึงสสารหลายๆอย่างและในศาสตร์ความรู้ที่หลากหลาย ตั้งแต่พวกอนุภาคโลหะขนาดนาโนเมตร พวกสารเคมีที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น enzyme  DNA และสารทางชีวภาพอีกมากมาย  จึงทำให้นาโนศาสตร์เป็นวิชาที่กว้างครอบคลุมไปถึงวิทยาศาสตร์ทุกแขนง ที่เรียกกันว่า Multi-disciplinary science   ระบบการทำงานที่ต้องรวมความรู้หลายด้านนี้นับว่าเป็นเรื่องที่ใหม่ในวงการวิทยาศาสตร์ปัจจุบัน

สถานภาพการพัฒนาและความเป็นไปได้ของนาโนเทคโนโลยีในประเทศไทย
การจัดตั้งศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาตินับได้ว่าเป็นความพยายามของประเทศไทยที่จะตามกระแสการทุ่มเทเงินทุนในการวิจัยและพัฒนาด้านนาโนเทคโนโลยีในประเทศชั้นนำทั่วโลก แต่ทั้งนี้ยังมีกระแสการวิพากย์วิจารณาถึงความเป็นไปได้และความเสี่ยงของการพัฒนาในด้านนี้ เพราะเกรงว่าอาจจะเกิดปรากฏการณ์ฟองสบู่แบบในธุรกิจ Dot-com   การนำนาโนเทคโนโลยีมาประยุกต์ใช้จะต้องจัดแยกตามความเป็นไปได้จริง ซึ่งแบ่งได้เป็น 3 ประการ (ที่มา: R. Jones, Physics World, Aug 2004) ได้แก่ 1) เทคโนโลยีที่พัฒนามาจากสิ่งมีอยู่เดิม 2) เทคโนโลยีระดับนวัตกรรม 3) เทคโนโลยีแนวจินตนาการ

รูปที่ 2 ผ้ากันน้ำเป็นผลิตภัณฑ์นาโนในปัจจุบัน(ซ้าย) และอุปกรณ์จอแสดงผลแบบโค้งงอได้ในอนาคต (ขวา)

ตามแนวระดับความเป็นไปได้นี้ นับได้ว่าการประยุกต์ใช้นาโนเทคโนโลยีในอุตสาหกรรมนั้นได้เกิดขึ้นมาหลายปีแล้ว โดยมีแนวทางการปรับปรุงเทคโนโลยีที่มีอยู่เดิมได้แก่ การเคลือบผิว การสังเคราะห์สารนาโนทางเคมีและชีวภาพ และการใช้วัสดุนาโนเป็นส่วนผสมในผลิตภัณฑ์ในชีวิตประจำวัน เป็นต้น   แม้ว่าเทคโนโลยีเดิมเหล่านี้เป็นสิ่งที่ง่ายต่อการปรังปรุงและพัฒนา แต่ผลลัพธ์ต่อการพัฒนาเพิ่มคุณค่าผลิตภัณฑ์นั้นมีมหาศาล  ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่เห็นได้และมีจำหน่าย เช่น เสื้อผ้าที่เคลือบด้วยสารเคมีนาโนที่ทำให้ผ้าเปียกน้ำได้ยากและลดการปนเปื้อนจากสิ่งสกปรก (รูปที่ 2)  สารเคลือบที่เป็นสารเร่งปฏิกิริยาไวแสงซึ่งสามารถลดการเกาะของฝุ่นละอองและช่วยค่าเชื้อโรคในอากาศ ทำให้อาคารที่พักอาศัยสะอาดขึ้นทั้งภายนอกและภายใน ทั้งนี้คุณสมบัติใหม่ๆที่น่าสนใจนี้ยังไม่ได้รวมถึงนาโนเทคโลยีในระดับนวัตกรรมที่น่าจะให้ผลิตผลออกมาได้ใน 2-10 ปีนั้น ตัวอย่าง เช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จากสารอินทรีย์ที่สามารถสร้างบนวัสดุที่งอตัวได้อย่างพลาสติก  และเซ็นเซอร์ขนาดพกพาที่สามารถตรวจวัดสารชีวภาพและสารเคมีได้ เช่น น้ำตาลในเลือด เชื้อโรค โปรตีน สารพิษ สารพันธุกรรม  ดังนั้นศักยภาพของนาโนเทคโลยีถ้ารวมไปถึงการพัฒนาระดับนวัตกรรมแล้ว ยังจะมีอีกมากเกินกว่าที่จะคาดการได้    ส่วนนาโนเทคโลยีในระดับกึ่งจิตนาการนั้น ได้แก่ เครื่องจักรนาโน และเครื่องคอมพิวเตอร์แบบอะตอมหรือควอนตัม แม้ว่าจะเรียกร้องความสนใจได้เป็นอันมาก หรือยังอาจจะกลับสร้างความกลัวกับคนทั่วไปที่ไม่ได้ศึกษาเรื่องนาโนเทคโนโลยีมาก่อน  แต่เรื่องนี้เป็นสิ่งที่มีความเป็นไปได้ต่ำทั้งทางเทคโนโลยีและทางวิทยาศาสตร์  เช่น เรื่องเครื่องจักรนาโนซึ่งที่จริงแล้วไม่สามารถนำแนวความคิดของวัตถุในชีวิตประจำวัน อย่างพวกเฟืองและเกียร์ ไปใช้ได้ เนื่องจากเป็นวัตถุนาโนที่มีคุณสมบัติใหม่ต่างไปโดยสิ้นเชิง จึงควรต้องเปลี่ยนแนวการคิดตามแนวหลักการที่ประยุกต์ได้กับวัตถุนาโน เช่น หลักการทางชีววิทยา

นโยบายการดำเนินงานของศูนย์ฯ
สำหรับประเทศไทยนั้น การตามกระแสประเทศอื่นๆ ในเรื่องนาโนเทคโนโลยีเป็นเรื่องที่ไม่สายเกินไป ปัจจุบันมีงานวิจัยอยู่พอควรในสถาบันการศึกษาและสถาบันวิจัยกว่า 20 แห่ง โดยมีนักวิจัยจำนวนกว่า 100 คน  แต่ยังเป็นจำนวนที่ไม่เพียงพอ ทางศูนย์ฯจึงต้องมีการพัฒนากำลังคนที่มีความเชี่ยวชาญด้านต่างๆของนาโนเทคโนโลยี เช่น การให้ทุนการศึกษาทั้งในและต่างประเทศ  และการสนับสนุนให้ทุนวิจัย    ส่วนในภาคอุตสาหกรรมนั้น แม้ว่าจะมีการใช้นาโนเทคโนโลยีอยู่บ้าง แต่โดยมากเป็นในรูปการนำเข้าผลิตภัณฑ์และเทคโนโลยี จึงยังต้องมีการส่งเสริมเพื่อให้เกิดนาโนเทคโลยีในทุกระดับตั้งแต่การผลิตเพื่อทดแทนการนำเข้าจนถึงการส่งออก

รูปที่ 3 กรอบแผนกลยุทธ์การพัฒนา

นาโนเทคโนโลยีของประเทศไทย

เนื่องจากนาโนเทคโนโลยีเป็นสาขาที่ใหม่และหลากหลาย การพัฒนานาโนเทคโนโลยีในประเทศไทย ซึ่งมีงบประมาณเพียงเสี้ยวหนึ่งของประเทศที่พัฒนาแล้ว จึงจำเป็นต้องมีการกำหนดนโยบาย ซึ่งขณะนี้อยู่ในขั้นตอนการจัดทำเป็นแผนกลยุทธ์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ เพื่อไปรวมในแผนพัฒนาระดับชาติ การดำเนินงานของศูนย์ฯเพื่อพัฒนานาโนเทคโนโลยีจะเป็นไปตามกรอบแผนกลยุทธ์นี้ มี 5 ประการ ซึ่งจะต้องดำเนินการควบคู่กันไป ดังแสดงในรูปที่ 2 โดยจุดม่งหมายหลักจะมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาเพื่อเสริมศักยภาพทางเศรษฐกิจของประเทศผ่านทางการสร้างเสริมนาโนเทคโลยีในอุตสาหกรรม ทั้งจากการวิจัยและการสร้างกำลังคน นอกจากนี้ยังได้มีการกำหนดกลุ่มอุตสาหกรรมและผลิตภัณฑ์เป้าหมายดังที่แสดงในรูปที่ 2

ขณะนี้ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติได้จัดตั้งมาแล้ว 1 ปี โดยมีผู้อำนวยการศูนย์ คือ ศ. ดร. วิวัฒน์ ตัณฑะพานิชกุล และมีบุคคลากร 10 คนเป็นนักวิจัยและนักวิชาการ 4 คน และในอนาคตอันใกล้นี้ ศน. จะมีจำนวนบุคคลกรเพิ่มขึ้นเป็นลำดับ การพัฒนาสร้างศูนย์ รวมถึงโครงการวิจัยและการพัฒนาเครื่องมือพื้นฐานทางนาโนเทคโนโลยีเพื่อเป็นศุนย์บริการเครื่องมือของประเทศ อยู่ในระหว่างดำเนินการและคาดว่าเริ่มเป็นรูปธรรมในต้นปี 2548 นี้ และจะเป็นไปอย่างต่อเนื่องในช่วง 5-10 ปีข้างหน้า สำหรับผู้สนใจงานวิจัย การศึกษา และความรู้ทั่วไป สามารถสืบค้นและสอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่

Website: www.nanotec.or.th
Email: info@nanotec.or.th
ที่อยู่: ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ
สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)
111 อุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย
ถ. พหลโยธิน คลองหนึ่ง คลองหลวง
จ. ปทุมธานื 12120
โทร. 02 564 7000 ต่อ 1582

ขอขอบพระคุณพี่สุรัชน์ อินทสังข์ ที่ช่วยปรพสานงานครับ