เรื่องน่าสนใจ นาโนเทคโนโลยีในชีวิตประจำวันของเรา

คงเคยได้ยินคำว่านาโนเทคโนโลยีบ่อยๆ นาโนเทคโนโลยีเป็นกระแสใหม่ของการพัฒนาเทคโนโลยีในศตวรรษที่ 21

นาโนเทคโนโลยีในชีวิตประจำวัน
รุ่งนภา แซ่เอ็ง
ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา
          ท่านผู้ฟังคงเคยได้ยินคำว่านาโนเทคโนโลยีบ่อยๆ นาโนเทคโนโลยีเป็นกระแสใหม่ของการพัฒนาเทคโนโลยีในศตวรรษที่ 21 ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการสร้าง การออกแบบวัสดุ หรือผลิตภัณฑ์ที่มีขนาดเล็กมากในระดับ 0.1 ถึง 100 นาโนเมตร เทียบเท่ากับระดับอนุภาคของโมเลกุลหรืออะตอม ซึ่ง 1 นาโนเมตร มีค่าเท่ากับ 1 ในพันล้านส่วนของเมตร
          นอกจากนี้นาโนเทคโนโลยียังรวมถึงการจัดเรียงอะตอมและโมเลกุลในตำแหน่งที่ ต้องการได้อย่างแม่นยำและถูกต้อง ทำให้ได้โครงสร้างของวัสดุหรือสสารที่มีคุณสมบัติพิเศษไปจากเดิม ไม่ว่าทางด้านฟิสิกส์ เคมี หรือชีวภาพ ส่งผลประโยชน์ต่อผู้ใช้สอย ถ้าเปรียบแล้วคงเหมือนกับ "การเล่นแร่แปรธาตุ" ในสมัยก่อนที่มีการพยายามเปลี่ยนตะกั่วให้เป็นทอง โดยการใช้สารเคมีและความร้อนมาช่วยในการเปลี่ยนโครงสร้างโมเลกุล สมัยก่อนนักเคมีทดลองโดยขาดความรู้ว่าสสารต่างๆมีการจัดเรียงตัวอย่างไร และธาตุบริสุทธ์มีองค์ประกอบทางเคมีอย่างไร แต่เมื่อเราสามารถทราบถึงการจัดเรียงตัวของอะตอมที่ก่อให้เกิดเป็นธาตุต่างๆ และสามารถบังคับควบคุมการจัดเรียงตัวของอะตอมให้เป็นไปตามที่ต้องการ การเปลี่ยนตะกั่วให้เป็นทองหรือการเปลี่ยนถ่านให้เป็นเพชรก็คงไม่ใช่เรื่อง ยากอีกต่อไป
          นาโนเทคโนโลยีเข้ามาเกี่ยวข้องในชีวิตประจำวันของเรามากขึ้นเรื่อยๆ ตัวอย่างเช่นผลิตภัณฑ์สิ่งทอเสื้อนาโนซึ่งเริ่มมีการจำหน่ายในบ้านเรา โดยเป็นเสื้อที่ได้ประยุกต์เอาเทคโนโลยีระดับนาโนมาเพิ่มประสิทธิภาพของ เนื้อผ้าธรรมดาให้มีคุณสมบัติที่มีประโยชน์หลายประการมากขึ้น เช่นประการแรกคือคุณสมบัติกันน้ำ โดยการเคลือบด้วยสารบางชนิดที่ไม่ชอบน้ำ คุณสมบัติข้อต่อมาคือ กันรังสียูวี โดยเคลือบด้วยซิงค์ออกไซด์ (zinc oxide, ZnO) และไททาเนียมไดออกไซด์ (titanium dioxide, TiO2) ซึ่งสามารถสะท้อนแสงและรังสียูวีได้ดี คุณสมบัติอย่างที่สามคือกันแบคทีเรียโดยเคลือบด้วยอนุภาคเงินนาโนหรือนาโนซิ ลเวอร์ ซึ่งอนุภาคเงินนี้เมื่อทำปฏิกิริยากับแบคทีเรีย จะขัดขวางการแบ่งตัวของดีเอ็นเอของเซลล์แบคทีเรียและทำให้แบคทีเรียตายลง อีกวิธีหนึ่งคือเคลือบด้วยซิงค์ออกไซด์หรือไททาเนียมไดออกไซด์ ซึ่งมีความสามารถอีกอย่างหนึ่งคือฆ่าเชื้อแบคทีเรียได้เมื่อมีแสงและกำจัด กลิ่นได้ ประการที่สี่คือกันไฟฟ้าสถิตย์ โดยเพิ่มสารที่เพิ่มความชื้นกับเนื้อผ้าและสารที่มีสมบัตินำไฟฟ้า ประการที่ห้าคือ กันยับ ซึ่งหลายคนคงชอบเพราะจะได้ไม่ต้องเสียเวลาในการรีดผ้า โดยเฉพาะผ้าฝ้ายและผ้าไหม โดยมีการพัฒนาใช้ไททาเนียมไดออกไซด์ในผ้าฝ้ายและนาโนซิลิก้าผสมมาเลอิกแอ นไฮดรายด์ (maleic anhydride) ในผ้าไหมซึ่งสามารถป้องกันการยับได้
          เสื้อนาโนนี้ยังถูกพัฒนาให้ใช้ได้กับข้าราชการตำรวจจราจร โดยทำเป็นชุดตำรวจที่เคลือบเส้นใยด้วยนาโนซิลเวอร์ ที่สามารถป้องกันกลิ่นอับชื้น สวมใส่สบาย เคลื่อนไหวสะดวกและคงทนแข็งแรง ผลิตภัณฑ์ สิ่งทออื่นที่มีนักวิจัยคิดค้นขึ้น คือเสื้อกันฝนซึ่งสามารถกันน้ำและแห้งได้ตลอดเวลา โดยผลิตจากเส้นใย โพลีเอสเตอร์ ที่เคลือบด้วยเส้นใยซิลิกอน (silicon) เล็กๆ เป็นจำนวนนับล้านเส้น ที่มีขนาดระดับนาโน (10-9 m) ที่มีความสามารถในการช่วยป้องกันหยดน้ำจากภายนอกไม่ให้ซึมผ่านเข้าไปในเส้น ใยผ้าได้ แม้จะนำผืนผ้านี้ไปแช่ในน้ำนานถึง 2 เดือน เมื่อนำขึ้นมาจากน้ำแล้วผิวสัมผัสยังแห้งสนิท นอกจากผลิตภัณฑ์สิ่งทอที่นาโนเทคโนโลยีเข้าไปเกี่ยวข้องแล้ว วัสดุที่ใช้ในครัวเรือนเช่นกระจก ก็ยังมีการนำเอานาโนเทคโนโลยีไปพัฒนาให้เป็นกระจกทำความสะอาดตัวเอง (Self-cleaning glass)
          กระจกทำความสะอาดตัวเอง เป็นการนำคุณสมบัติของอนุภาคนาโนบางชนิดมาประยุกต์ทำให้ไม่ต้องใช้สารเคมีใน การทำความสะอาด นักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้นกระจกทำความสะอาดตัวเองโดยกระจกนี้ทำจากกระจกธรรมดา แต่นำมาเคลือบผิวด้วยฟิล์มบาง 2 ชั้น ชั้นแรกเป็นสารที่มีคาร์บอนอะตอมต่อเป็นสายโซ่ยาว ปลายข้างหนึ่งยึดติดอยู่กับผิวของกระจก ส่วนปลายอีกข้างหนึ่งออกสู่ภายนอกเป็นหมู่ที่จับกับน้ำได้ดี เมื่อมีน้ำเกาะที่ผิวชั้นนี้จะทำให้โมเลกุลของน้ำกระจายไปทั่วแผ่นกระจกและ ระเหยไปได้อย่างรวดเร็ว ไม่ทิ้งคราบไว้บนกระจก ส่วนฟิล์มชั้นที่สองเป็นฟิล์มบางของสารไททาเนียมไดออกไซด์ ที่ช่วยย่อยสลายโมเลกุลของสิ่งสกปรกซึ่งเป็นสารอินทรีย์ที่เกาะบนผิวกระจก ให้เป็นโมเลกุลเล็กลงและหลุดออกไปจากผิวกระจกเมื่อโดนแสงยูวี และเมื่อโดนน้ำก็ถูกชะล้างออกไปได้ง่ายดาย เมื่อใช้กระจกเหล่านี้กับรถยนต์จะช่วยทำให้มองเห็นการจราจรได้ชัดเจนขณะฝนตก กระจกทำความสะอาดตัวเอง สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ไม่ว่าจะเป็น หน้าต่างประตูของอาคารบ้านเรือน สัญญาณไฟจราจร กระจกในห้องน้ำ รถยนต์ จอคอมพิวเตอร์ รวมถึงเลนส์กล้องถ่ายรูป และเลนส์แว่นตาอีกด้วย
          นาโนเทคโนโลยียังถูกใช้ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์อีกมากมายทั้งเครื่องสำอาง ผลิตภัณฑ์เทคโนโลยีทางการแพทย์และยา อุตสาหกรรมเครื่องกลและคอมพิวเตอร์ ที่ล้วนแล้วแต่มีประโยชน์และเกี่ยวข้องอยู่ในชีวิตประจำวันของเราทุกคนและจะ มีอิทธิพลต่อการดำรงชีวิตต่อไปของเราเป็นอย่างมาก อย่างไรก็ตามสิ่งที่มีประโยชน์ก็อาจมีโทษตามมาได้ ได้มีการศึกษาถึงความปลอดภัยของการใช้นาโนเทคโนโลยีและพบตัวอย่างงานวิจัย ด้านพิษวิทยาที่แสดงให้เห็นว่าหากอนุภาคนาโนเข้าสู่ร่างกาย เช่น จากการหายใจ การรับประทาน หรือผ่านทางผิวหนัง อนุภาคเหล่านั้นก่อให้เกิดความเป็นพิษต่อสัตว์ทดลองได้ ดังนั้นเพื่อความปลอดภัยในการใช้นาโนเทคโนโลยี การสร้างมาตรฐานความปลอดภัยจึงควรดำเนินไปพร้อมๆ กับการวิจัยด้านนาโนเทคโนโลยีเพื่อไม่ก่อให้เกิดโทษตามมาในภายหลัง
          ทั้งนี้ ใคร่ขอขอบคุณคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยบูรพา มูลนิธิ ดำรง ลัทธพิพัฒน์ ที่ช่วยสนับสนุนงบประมาณการเขียนบทความ ขอขอบคุณสำนักบริการวิชาการ ม.บูรพา ที่ช่วยให้บทความได้เผยแพร่ออกอากาศในครั้งนี้
เอกสารอ้างอิง
https://www.nanotec.or.th/nanotec_th/index.php วันที่เข้าถึงข้อมูล 17 เมษายน 2553
https://www.nano.kmitl.ac.th/index.php/interesting-nano วันที่เข้าถึงข้อมูล 17 เมษายน 2553
https://www.chemtrack.org/News-Detail.asp?TID=5&ID=1 วันที่เข้าถึงข้อมูล 5 พฤษภาคม 2553

ที่มา www.uniserv.buu.ac.th