สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ / เล่มที่ ๓๒ / เรื่องที่ ๘ นาโนเทคโนโลยี / สำหรับเด็กระดับกลาง

ตลอดระยะเวลาที่ผ่านมา มนุษย์ได้ศึกษาค้นคว้าความรู้ในด้านต่างๆ สำหรับความรู้ทางวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี ก็มีความเจริญก้าวหน้าขึ้นเรื่อยๆ โดยได้ศึกษาสิ่งต่างๆ ทั้งในโลกและนอกโลก ขนาดและระยะทางใกล้ไกลต่างกัน จึงมีหน่วยวัดขนาดต่างๆ กันไป หน่วยที่ใช้วัดความยาวซึ่งรู้จักกันมาก คือ กิโลเมตร เมตร เซนติเมตร มิลลิเมตร ต่อมา เมื่อเกิดความสนใจระบบที่ยิ่งเล็กลงมากขึ้น ทำให้เกิดการศึกษาหน่วยที่เล็กลงมากขึ้นด้วย คือ ไมโครเมตร หรือไมครอน ซึ่งมีค่าเท่ากับ ๑ ใน ๑,๐๐๐,๐๐๐ ส่วนของ ๑ เมตร หรือ ๑๐-๖ เมตร

ในปลายคริสต์ศตวรรษที่ ๒๐ เริ่มมีการศึกษาทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เกี่ยวกับสิ่งที่มีขนาดเล็กมาก เพื่อประโยชน์ในการนำไปสร้างเครื่องมือ เครื่องใช้ อุปกรณ์ต่างๆ ที่มีขนาดเล็กลง และมีคุณสมบัติตามที่ต้องการ รวมทั้งใช้วัตถุดิบที่เป็นตัวเริ่มต้นน้อยลง เพื่อประหยัดทรัพยากรธรรมชาติ ซึ่งศาสตร์ที่เกี่ยวกับเรื่องดังกล่าวคือ ศาสตร์นาโน และนาโนเทคโนโลยี ดังนั้น คำว่านาโน ซึ่งเป็นคำนำหน้าหน่วยวัดแสดงค่าเท่ากับ ๑๐-๙ หรือ ๑/๑,๐๐๐,๐๐๐,๐๐๐ จึงเป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายมากขึ้น

อนุภาคของไวรัสอินฟลูเอนซา ชนิด เอ (Influenza A virus particles)

หากนำคำว่า นาโน มาใช้นำหน้าหน่วยวัด "เมตร" เป็น "นาโนเมตร" หมายถึง ปริมาณในระดับเพียง หนึ่งในหนึ่งพันล้านส่วนของเมตร หรือ ๑๐-๙ เมตรเท่านั้น ลองศึกษาขนาดของสิ่งต่างๆ เพื่อให้นึกภาพขนาดของ ๑ นาโนเมตร ได้ชัดเจนดีขึ้น ดังต่อไปนี้

เชื้อไวรัสอีโบลา (Ebola virus)

เด็กคนหนึ่งสูง ๑ เมตร เท่ากับความสูง ๑๐๙ นาโนเมตร หรือหนึ่งพันล้านนาโนเมตร เซลล์เม็ดเลือดแดง มีขนาดประมาณ ๑๐-๕เมตร เท่ากับ ๑๐๔ นาโนเมตร หรือ ๑๐,๐๐๐ นาโนเมตร ไวรัส ๑ ตัว มีขนาดประมาณ ๑๐-๗ เมตร เท่ากับ ๑๐๒ นาโนเมตร หรือ ๑๐๐ นาโนเมตร คลื่นรังสีเอกซ์ที่เราใช้เอกซเรย์ปอดและอื่นๆ ยาวประมาณ ๑๐-๙ - ๑๐-๘ เมตร หรือ ๑ - ๑๐ นาโนเมตร อะตอมของธาตุ เช่น ออกซิเจน มีขนาดประมาณ ๑๐-๑๐ เมตร เท่ากับ ๑๐-๑ นาโนเมตร หรือ ๑ ใน ๑๐ ของ ๑ นาโนเมตร ศาสตร์นาโน เป็นการศึกษาเกี่ยวกับสมบัติของสิ่งต่างๆ ในขนาดประมาณ ๑ - ๑๐๐ นาโนเมตร ที่เน้นการจัดการ เกี่ยวกับอะตอม และโมเลกุล เช่น การจัดเรียงตัว การเคลื่อนย้ายตำแหน่ง การเกิดปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันของอะตอม และโมเลกุลเหล่านั้น ส่วนนาโนเทคโนโลยี คือ การนำความรู้จากศาสตร์นาโนไปสร้างเครื่องมือ เครื่องใช้ อุปกรณ์ และวิธีการต่างๆ เพื่อใช้ในชีวิตประจำวัน ในด้านการแพทย์ การเกษตร และอื่นๆ

ชุดป้องกันอาวุธเคมี หรืออาวุธชีวภาพ โดยการนำความรู้จากศาสตร์นาโนมาใช้

ตัวอย่างผลงานที่สำเร็จแล้ว ได้แก่  การผลิตชุดป้องกันอาวุธเคมี หรืออาวุธชีวภาพ ที่ใช้ในเกี่ยวกับการทหารและความมั่นคงของชาติ  การผลิตสินค้าที่ใช้ในการพาณิชย์ เช่น เครื่องสำอาง เสื้อผ้าที่ไม่ติดคราบสกปรก รวมทั้งเสื้อผ้าที่ปรับเปลี่ยนสภาวะ ไปตามสิ่งแวดล้อม ทั้งในด้านของสี ความร้อน ความเย็น และสามารถป้องกันเชื้อโรคได้ การลดปัญหามลพิษโดยการลดของเสียเหลือใช้ และการแปรรูป ปรับสภาพ เพื่อนำกลับมาใช้ใหม่

ชุดป้องกันอาวุธเคมี หรืออาวุธชีวภาพ โดยการนำความรู้จากศาสตร์นาโนมาใช้

นอกจากนี้ยังมีผลงานที่กำลังอยู่ระหว่างการศึกษาวิจัย เช่น การตัดต่อ และการสังเคราะห์โปรตีน การทำเครื่องจักรนาโน เพื่อใช้กับตัวรับรู้ทางชีววิทยา การสร้างตัวขนส่งยานาโน การสร้างคอมพิวเตอร์สมรรถนะสูงที่มีขนาดเล็กเท่าฝ่ามือหรือหัวแม่มือ

การเตรียมปฏิบัติงานตรวจสอบอาวุธชีวภาพ โดยสวมชุดป้องกันอาวุธชีวภาพ หรือเชื้อโรค

ศาสตราจารย์ริชาร์ด ฟิลลิปส์ ไฟยน์แมน นักฟิสิกส์รางวัลโนเบล ผู้ที่ได้รับการยกย่องให้เป็น "บิดาแห่งนาโนเทคโนโลยี" ได้ให้แนวคิด เกี่ยวกับความเป็นไปได้ของนาโนเทคโนโลยี เมื่อวันที่ ๒๙ ธันวาคม พ.ศ. ๒๕๐๒ ว่า การจัดเรียงอะตอม ให้อยู่ในตำแหน่งที่ต้องการอย่างแม่นยำ และมีเสถียรภาพ จะสามารถทำให้ประดิษฐ์สิ่งเล็กจิ๋วต่างๆ ได้

ภาพจำลองแสดงวิธีการสร้าง หรือการผลิตแบบนาโนเทคโนโลยี : แบบบนลงล่าง หรือใหญ่ไปเล็ก ซึ่งเป็นวิธีที่มักใช้กันทั่วไป

ต่อมา มีนักวิทยาศาสตร์อีกคนหนึ่ง ซึ่งเป็นผู้ที่ลงมือบุกเบิกแนวคิดนาโนเทคโนโลยี และทุ่มเทการค้นคว้าวิจัยอย่างจริงจัง คือ คิม อีริก เดรกซ์เลอร์ ได้พิมพ์หนังสือเกี่ยวกับเรื่องนี้เป็นครั้งแรก เมื่อ พ.ศ. ๒๕๒๙ มีใจความสำคัญตอนหนึ่งว่า เราสามารถสร้างหรือประกอบ ชิ้นส่วนวัสดุขึ้นจากการควบคุมจัดเรียงอะตอม ด้วยความเที่ยงตรง เป็นผลให้ไม่มีของเสียเหลือทิ้ง ที่อาจก่อให้เกิดมลพิษ หรือการใช้พลังงานเกินจำเป็น

ภาพจำลองแสดงวิธีการสร้าง หรือการผลิตแบบนาโนเทคโนโลยี : แบบล่างขึ้นบน หรือเล็กไปใหญ่ ซึ่งเป็นวิธีหลักที่ใช้ในนาโนเทคโนโลยี

ประเทศไทยได้จัดตั้ง "ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ" ในสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีแห่งชาติ กระทรวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และสิ่งแวดล้อม เมื่อ พ.ศ. ๒๕๔๖ เพื่อเป็นหน่วยงานกลางเกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยี นอกจากนี้ ยังได้มีการศึกษาวิจัย และพัฒนาศาสตร์นาโน และนาโนเทคโนโลยี ในสถาบันอุดมศึกษาต่างๆ เช่น จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย มีการดำเนินการ ที่ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า ในคณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาฟิสิกส์และภาควิชาเคมี ในคณะวิทยาศาสตร์ และวิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมี มหาวิทยาลัยมหิดล มีการดำเนินงานที่ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ รวมทั้งในคณะเภสัชศาสตร์ด้วย

ห้องปฏิบัติการวิจัย คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ศาลายา มีการศึกษาวิจัย และพัฒนาทางศาสตร์นาโนและนาโนเทคโนโลยี

ที่มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง ก็มีงานวิจัยเกี่ยวกับศาสตร์นาโน และนาโนเทคโนโลยีเช่นกัน

สเปรย์กันน้ำกันเปื้อน ใช้ฉีดเสื้อผ้าหรือสิ่งของต่างๆ เพื่อป้องกันสิ่งสกปรก

ปัจจุบัน (พ.ศ. ๒๕๕๐) ได้มีผลิตภัณฑ์นาโนออกมาจำหน่าย ในเชิงพาณิชย์แล้ว เช่น ผลิตภัณฑ์สิ่งทอ เครื่องสำอาง บางสถาบัน สามารถสังเคราะห์วัสดุนาโน และท่อนาโนคาร์บอนได้เอง และจำหน่าย ในเชิงพาณิชย์ สถาบันดังกล่าวคือ ศูนย์เชี่ยวชาญเฉพาะด้านเทคโนโลยีอนุภาค คณะวิศวกรรมศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง และภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ นอกจากนี้ มีภาคเอกชนบางราย เช่น บริษัทนาโนบิซ จำกัด ที่ผลิตและจำหน่ายสินค้า ด้านนาโนเทคโนโลยี อาทิ สเปรย์กันน้ำกันเปื้อนสำหรับสิ่งทอทุกชนิด และแคปซูลน้ำหอมนาโนที่ใช้กับเสื้อผ้า เก้าอี้โซฟา ชุดชั้นใน

เนคไทและผ้าพันคอที่ทดด้วยเส้นใยนาโน

อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบันเรายังมีความเข้าใจไม่แน่ชัดเกี่ยวกับผลเสีย หรือผลข้างเคียง ของการใช้สิ่งต่างๆ จากนาโนเทคโนโลยี ถึงแม้ว่าใน พ.ศ. ๒๕๔๗ ได้มีรายงานการค้นพบว่า อนุภาคนาโนคาร์บอนซึ่งมีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ ๓๕ นาโนเมตร สามารถเคลื่อนผ่านเข้าไปยังระบบประสาท ที่สมองของหนูทดลอง แต่เรายังรู้น้อยมาก เกี่ยวกับผลกระทบของอนุภาคนาโนคาร์บอน ถ้าเคลื่อนที่ไปที่สมองของคน ดังนั้น เราจึงควรตระหนักว่า ทุกสิ่งทุกอย่างล้วนมีทั้งคุณประโยชน์และโทษ จึงควรศึกษาวิจัย ผลิต และใช้ด้วยความระมัดระวัง

ตุ๊กตานาโน ภายในบรรจุสารเคมีสำหรับใช้ปรับสภาวะอากาศในห้อง