นาโนสถาปัตยกรรมศาสตร์ (Nanoarchitectonics) เป็นศาสตร์แห่งการออกแบบสิ่งปลูกสร้างขนาดจิ๋ว ซึ่งได้หลอมรวมวิชาการจากหลายๆ แขนงเข้ามา ตั้งแต่ ฟิสิกส์ เคมี เทคโนโลยีสารสนเทศ คณิตศาสตร์ ชีววิทยา วิศวกรรมเครื่องกล วิศวกรรมโครงสร้าง วัสดุศาสตร์ และที่ขาดไม่ได้คือ สถาปัตยกรรมศาสตร์ นาโนสถาปัตยกรรมศาสตร์เป็นศาสตร์ใหม่ที่กำลังได้รับความสนใจเป็นอย่างสูงในแวดวงวิชาการและแวดวงอุตสาหกรรมของโลก แต่กลับได้รับความสนใจน้อยมากในประเทศไทย มหาวิทยาลัยชั้นนำของโลกหลายๆแห่งถึงกับมีการจัดตั้งสถาบันออกแบบโมเลกุล หรือ สถาบันออกแบบวัสดุ ขึ้นมาเพื่อทำการผลิตนาโนสถาปนิกโดยเฉพาะ อาทิเช่น มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียที่ซานฟรานซิสโก สถาบันเทคโนโลยีแห่งจอร์เจีย (โดยการสนับสนุนจากกองทัพเรือ) มหาวิทยาลัยฮุสตัน มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย-เบอร์คลีย์ มหาวิทยาลัยโตรอนโต (แคนาดา) มหาวิทยาลัยเวอร์จิเนีย สถาบันเทคโนโลยีแห่งโตเกียว ทั้งนี้ยังไม่รวมกลุ่มวิจัยที่มีอยู่เป็นจำนวนมากกระจัดกระจายอยู่ทั่วโลก
เนื้อหาของนาโนสถาปัตย์ครอบคลุมการออกแบบโครงสร้างขนาดนาโน อุปกรณ์ เครื่องจักรกลจิ๋ว ไปจนถึงหุ่นยนต์นาโน โดยเน้นการสร้างจาก “ล่างขึ้นบน” (Bottom-Up Approach) ความสามารถในการประกอบตัวเอง (Molecular Self Assembly)โครงสร้างนาโนแบบมีลำดับชั้น (Hierachically Designed Nanostructure) และการวัดในระดับอะตอม (Atomic Level Measurement) ในช่วงสิบปีที่ผ่านมานี้ นาโนสถาปัตย์มักจะเกี่ยวข้องกับการศึกษาและออกแบบ เส้นลวดโมเลกุล แท่งและฟันเฟืองโมเลกุล สวิตช์โมเลกุล เกียร์โมเลกุล และ มอเตอร์โมเลกุล ซึ่งเป็นชิ้นส่วนที่มีประโยชน์เพื่อนำไปสร้างสิ่งที่ใหญ่และทำงานซับซ้อนมากกว่า เช่น นาโนเซ็นเซอร์ ชิพนาโน ไปจนถึงระบบผลิตนาโน (Nano-manufacturing)
แนวโน้มในอีกไม่กี่ปีข้างหน้านั้น นาโนสถาปัตย์จะมีความซับซ้อนเพิ่มขึ้นไปอีก นั่นคือจะเริ่มมีการออกแบบตัวระบบนาโน-ไมโคร (Nano/Micro-systems) ที่สามารถทำงานได้อย่างซับซ้อนโดยอาศัยองค์ประกอบย่อยๆ มาทำงานร่วมกัน เช่น หุ่นยนต์จิ๋ว (Nanobot) ที่คอยกัดกินแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรค และนำส่งยาไปสู่เป้าหมายในร่างกายได้อย่างแม่นยำ ศาสตร์ของนาโนสถาปัตย์กำลังจะก้าวไปถึงจุดที่สามารถออกแบบอุปกรณ์ที่มีความซับซ้อนระดับนั้นได้ อีกทั้งความก้าวหน้าของศาสตร์ใกล้เคียงที่กำลังมาแรงอย่างเช่น ชีววิทยาเชิงระบบ (Systems Biology) ยิ่งทำให้นาโนสถาปัตย์มีศักยภาพเพิ่มขึ้นไปอีก เพราะได้มุมมองเกี่ยวกับระบบของสิ่งมีชีวิตมาช่วยทำให้การออกแบบง่ายขึ้น โดยอาศัยการเลียนแบบธรรมชาติ ขณะนี้รัฐสภายุโรปได้สนับสนุนทุนวิจัยขนาดใหญ่ในชื่อโครงการ PACE (Programmable Artificial Cell Evolution) เป้าหมายเพื่อสร้างเซลล์เทียมขึ้นมา โดยจะเล่นบทพระเจ้าในการสร้างชีวิตเทียมขึ้นมา แล้วศึกษารูปแบบความเป็นอยู่ของเซลล์เทียม การสร้างนิเวศของมัน วิวัฒนาการของตัวมันไปสู่รูปแบบที่ซับซ้อนขึ้น เฉกเช่นกับวิวัฒนาการที่เกิดขึ้นกับสิ่งมีชีวิต
เนื้อหาของนาโนสถาปัตย์ครอบคลุมการออกแบบโครงสร้างขนาดนาโน อุปกรณ์ เครื่องจักรกลจิ๋ว ไปจนถึงหุ่นยนต์นาโน โดยเน้นการสร้างจาก “ล่างขึ้นบน” (Bottom-Up Approach) ความสามารถในการประกอบตัวเอง (Molecular Self Assembly)โครงสร้างนาโนแบบมีลำดับชั้น (Hierachically Designed Nanostructure) และการวัดในระดับอะตอม (Atomic Level Measurement) ในช่วงสิบปีที่ผ่านมานี้ นาโนสถาปัตย์มักจะเกี่ยวข้องกับการศึกษาและออกแบบ เส้นลวดโมเลกุล แท่งและฟันเฟืองโมเลกุล สวิตช์โมเลกุล เกียร์โมเลกุล และ มอเตอร์โมเลกุล ซึ่งเป็นชิ้นส่วนที่มีประโยชน์เพื่อนำไปสร้างสิ่งที่ใหญ่และทำงานซับซ้อนมากกว่า เช่น นาโนเซ็นเซอร์ ชิพนาโน ไปจนถึงระบบผลิตนาโน (Nano-manufacturing)
แนวโน้มในอีกไม่กี่ปีข้างหน้านั้น นาโนสถาปัตย์จะมีความซับซ้อนเพิ่มขึ้นไปอีก นั่นคือจะเริ่มมีการออกแบบตัวระบบนาโน-ไมโคร (Nano/Micro-systems) ที่สามารถทำงานได้อย่างซับซ้อนโดยอาศัยองค์ประกอบย่อยๆ มาทำงานร่วมกัน เช่น หุ่นยนต์จิ๋ว (Nanobot) ที่คอยกัดกินแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรค และนำส่งยาไปสู่เป้าหมายในร่างกายได้อย่างแม่นยำ ศาสตร์ของนาโนสถาปัตย์กำลังจะก้าวไปถึงจุดที่สามารถออกแบบอุปกรณ์ที่มีความซับซ้อนระดับนั้นได้ อีกทั้งความก้าวหน้าของศาสตร์ใกล้เคียงที่กำลังมาแรงอย่างเช่น ชีววิทยาเชิงระบบ (Systems Biology) ยิ่งทำให้นาโนสถาปัตย์มีศักยภาพเพิ่มขึ้นไปอีก เพราะได้มุมมองเกี่ยวกับระบบของสิ่งมีชีวิตมาช่วยทำให้การออกแบบง่ายขึ้น โดยอาศัยการเลียนแบบธรรมชาติ ขณะนี้รัฐสภายุโรปได้สนับสนุนทุนวิจัยขนาดใหญ่ในชื่อโครงการ PACE (Programmable Artificial Cell Evolution) เป้าหมายเพื่อสร้างเซลล์เทียมขึ้นมา โดยจะเล่นบทพระเจ้าในการสร้างชีวิตเทียมขึ้นมา แล้วศึกษารูปแบบความเป็นอยู่ของเซลล์เทียม การสร้างนิเวศของมัน วิวัฒนาการของตัวมันไปสู่รูปแบบที่ซับซ้อนขึ้น เฉกเช่นกับวิวัฒนาการที่เกิดขึ้นกับสิ่งมีชีวิต
(ภาพด้านบน - นาโนสถาปัตย์เป็นศาสตร์แห่งการสร้างโครงสร้างจิ๋ว โดยมีแกนความคิดบนวิทยาศาสตร์พื้นฐาน 3 สาขา คือ ฟิสิกส์ เคมี ชีววิทยา)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น