นาโน โนเบล (ตอนที่ 10)

การสถาปนาทฤษฎีโมเลกุลาร์ออร์บิทัลของมูลลิเกนที่ทำให้ท่านได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีเมื่อปี ค.ศ. 1966 นั้น ได้ทำให้เราสามารถคำนวณสมบัติของสสารได้ เพียงแค่รู้สูตรโมเลกุลของมันเท่านั้น ทั้งนี้มูลลิเกนได้แสดงให้เห็นว่าระเบียบวิธีที่เขาพัฒนาขึ้นมานั้นสามารถทำนายสมบัติบางอย่าง เช่น โครงสร้างของโมเลกุล ที่ใกล้เคียงหรือเทียบเท่ากับที่วัดได้จริงจากการทดลอง ในเวลาต่อมาวงการเคมีจึงได้ก่อกำเนิดศาสตร์ใหม่ที่มีชื่อว่า “เคมีเชิงคำนวณ” (Computational Chemistry) ซึ่งว่าด้วยเรื่องการออกแบบโมเลกุล และทำนายสมบัติของโมเลกุลล่วงหน้า ทำให้สามารถค้นพบสมบัติใหม่ๆ และโมเลกุลใหม่ๆ ก่อนที่จะมีการสังเคราะห์ได้ด้วยซ้ำ ในเวลาต่อมาศาสตร์นี้ก็ได้แตกแขนงออกไปเป็น วัสดุศาสตร์เชิงคำนวณ (Computational Materials Science) การออกแบบยาด้วยคอมพิวเตอร์ (Computer Aided Drug Design) ชีววิทยาเชิงคำนวณ (Computational Biology) และนาโนเทคโนโลยีเชิงคำนวณ (Computational Nanotechnology) ในปัจจุบัน

ในโลกแห่งการใช้งานจริง โมเลกุลและวัสดุในอุตสาหกรรมจะมีขนาดใหญ่กว่านั้นมาก จำนวนอะตอมที่เกี่ยวข้องในการออกแบบเริ่มจากหลักสิบไปจนถึงหลักล้าน ตลอดระยะเวลา 30 ปีแห่งการพัฒนาเครื่องมือในการออกแบบโมเลกุล เราค่อนข้างโชคดีที่คอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์มีพัฒนาการไปอย่างก้าวกระโดดตามกฎของมัวร์ตลอดเวลา (คอมพิวเตอร์เร็วขึ้น 2 เท่าทุกๆ 18 เดือน) ทำให้ปัจจุบันเรามีคอมพิวเตอร์ที่มีความเร็ว 1 ล้านเท่าเมื่อเทียบกับสมัยของมูลลิเกน อีกทั้งระเบียบวิธีและอัลกอริทึมที่ใช้คำนวณก็มีความสลับซับซ้อนขึ้นมาก ตลอดช่วงระยะเวลาของการพัฒนาเครื่องมือทางการคำนวณนั้น ศาสตราจารย์โพเพิล (John A. Pople) แห่งมหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิน ได้บุกเบิกระเบียบวิธีเชิงคำนวณทางเคมีควอนตัมที่มีประสิทธิภาพสูง จนทำให้สามารถคำนวณและออกแบบโมเลกุลขนาดใหญ่ได้ ทำให้เคมีเชิงคำนวณและการออกแบบด้วยคอมพิวเตอร์ได้บุกเข้าไปครอบครองพื้นที่ในแล็บเปียกของนักเคมีสังเคราะห์ พร้อมๆกันัน้น ศาสตราจารย์วอลเตอร์ โคห์น (Walter Kohn) แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาบาบาร่าได้พัฒนาทฤษฎีเดนซิตี้ฟังชันนัล ที่มีความเร็วสูงและแม่นยำ จนนำมาสู่การปฏิวัติวงการออกแบบวัสดุ ระเบียบวิธีของท่านได้กลายมาเป็นเครื่องมือมาตรฐานในการออกแบบโมเลกุล ในสาขาต่างๆ ตั้งแต่ เคมี ฟิสิกส์ ชีววิทยา ไปจนถึง เภสัชศาสตร์ และ การแพทย์

จำเลยรักนาโน (นาโนโนเบล ตอนที่ 9)

“ขังกายนั้นทำง่าย แต่ขังใจนั้นแสนยาก” บทกวีที่เอื้อนเอ่ย ถ่ายทอดความหมายว่าใจคนเรานั้นขังได้ยากที่สุด แต่จริงๆ แล้วมีสิ่งที่ขังได้ยากกว่านั้นอีก นั่นคือ อะตอม …… ที่อุณหภูมิห้อง อะตอมและโมเลกุลของก๊าซเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 5 เท่าของเครื่องบินเจ็ทโดยสาร นั่นคือประมาณ 4000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เพื่อที่จะลดความเร็วของอะตอมเราต้องลดอุณหภูมิของมัน และแม้จะลดอุณหภูมิลงไปถึง -270 เซลเซียสก็ตาม ความเร็วของอะตอมก็ยังสูงถึง 400 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เพื่อที่จะหยุดอะตอม เราต้องใช้ความพยายามเป็นอย่างมาก ตลอดครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา โดยการลดอุณหภูมิไปถึงเศษหนึ่งส่วนล้านของอุณหภูมิสัมบูรณ์ (1 ไมโครเคลวิน) เราก็ยังไม่สามารถหยุดอะตอมได้ อะตอมยังคงมีความเร็ว 1 กิโลเมตร ต่อชั่วโมง ที่อุณหภูมิอันแสนต่ำขนาดนั้น

แต่ด้วยวิธีการใหม่ที่ศาสตราจารย์ชู (Steven Chu - รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ค.ศ. 1997) ได้ฝ่าทะลุกำแพงแห่งการค้นพบ ด้วยการขังอะตอมด้วยแสงเลเซอร์ โดยการยิงเลเซอร์ไปยังอะตอมจากหลายทิศทางเพื่อหยุดมัน เมื่ออะตอมพยายามจะวิ่งหนีไปทิศทางอื่น ก็จะถูกแสงเลเซอร์ที่ปรับพลังงานให้เข้ากันได้พอดีหยุดเอาไว้ ศาสตราจารย์ชูได้เปิดศักราชสู่การศึกษาอะตอมและโมเลกุลเดี่ยว (Single Molecule Study - ในเมืองไทยก็มีผู้ทำงานในศาสตร์นี้คือ ดร. ธีราพร พันธุ์ธีรานุรักษ์ สังกัด ภาควิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล) ปัจจุบันศาสตราจารย์ชูทำงานทางด้านชีวฟิสิกส์โดยการนำวิธีการทางฟิสิกส์ มาศึกษาทำความเข้าใจโมเลกุลของสิ่งมีชีวิต หลังจากท่านได้นำรางวัลโนเบลมาสู่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดในปี ค.ศ. 1997 อีก 7 ปีให้หลังท่านก็ได้รับแต่งตั้งให้เป็นผู้อำนวยการ Lawrence Berkeley Laboratory ซึ่งเป็นศูนย์วิจัยแห่งชาติที่ถือว่าวิวสวยที่สุดในโลกแห่งหนึ่ง (จากห้องผู้อำนวยการ สามารถมองเห็นอ่าวซานฟรานซิสโก และ สะพานโกลเด้นเกต ซึ่งผู้เขียนก็เคยแอบเข้าไปมองวิวนั้นมาแล้ว)

ภาพบน - ศาสตราจารย์ชูทำการขังจำเลยซึ่งก็คืออะตอมให้อยู่ภายในบริเวณเล็กๆ

ภาพล่าง - ละครจำเลยรักที่เพิ่งอวสานไป ได้แสดงให้เห็นว่าความรักเป็นสิ่งที่สามารถขังได้

นาโน โนเบล (ตอนที่ 8)

ถ้าฟายน์แมนพูดถึงความเป็นไปได้ของนาโนเทคโนโลยีเป็นคนแรก เดร็กซเลอร์ได้ให้นิยามคำว่านาโนเทคโนโลยีเป็นคนแรก และก็เป็นคนแรกเช่นกันที่จบปริญญาเอกด้านนาโนเทคโนโลยี ริชาร์ด สมอลลีย์ (Richard Smalley - รางวัลโนเบลสาขาเคมี ค.ศ. 1996 ร่วมกับ Robert F. Curl และ Harold W. Kroto จากผลงานคิดค้นโมเลกุลที่มีรูปร่างเหมือนลูกฟุตบอล) ก็ถือว่าเป็นบุคคลที่ได้รับการสดุดีว่า เป็นคนแรกที่ทำให้นาโนเทคโนโลยีกลายมาเป็นโครงการระดับชาติของสหรัฐอเมริกา จนทำให้เกิดกระแสการตื่นตัวในศาสตร์นี้ไปทั่วโลกนับตั้งแต่ปี ค.ศ. 2000 เป็นต้นมา ก่อนหน้าการค้นพบโมเลกุลลูกฟุตบอล (บักกี้บอล) ของสมอลลีย์ นักวิทยาศาสตร์เคยเชื่อกันว่าคาร์บอนมีอัญรูป (โครงสร้างที่มีรูปร่างแน่นอนที่เกิดจากการต่อกันของอะตอมธาตุชนิดเดียว) เพียง 2 แบบเท่านั้น นั่นคือ เพชร กับ กราไฟต์ ที่มีสมบัติแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง รวมไปถึงราคาของตัวมันด้วย โดยวัสดุทั้ง 2 แบบเป็นสสารที่มีมิติมหภาค (Bulk-phase Materials) กล่าวคือโครงสร้างการเกาะยึดอะตอมของคาร์บอน มีลักษณะเป็นโครงข่ายขยายออกไปไม่สิ้นสุด (ในมุมมองของนักเคมี) โดยเพชรมีโครงสร้าง 3 มิติ ในขณะที่กราไฟต์มีโครงสร้าง 2 มิติ สำหรับโมเลกุลบักกี้บอล หรือ C60 ที่ค้นพบในปี ค.ศ. 1985 นั้นกลับเป็นอัญรูปของคาร์บอนที่มีเพียง 0 มิติเท่านั้น ถือเป็นสสารที่มีมิตินาโน (Nano-phase Materials) ซึ่งอีกไม่กี่ปีต่อมา คือในปี ค.ศ. 1991 ก็ได้มีการค้นพบท่อนาโนคาร์บอนซึ่งเป็นอัญรูปของคาร์บอนที่มี 1 มิติ ถึงแม้ท่อนาโนคาร์บอนจะกลายมาเป็นวัสดุมหัศจรรย์ที่โด่งดังและมีคุณูปการยิ่งกว่าบักกี้บอลเสียอีก แต่มันกลับไม่ได้ทำให้ผู้ค้นพบคือ ศาสตราจารย์ ไออิจิมา (Sumio Iijima) ได้รับรางวัลโนเบลในปี ค.ศ. 1996 ด้วย ซึ่งได้กลายมาเป็นประเด็นต่อสู้ของชาวญี่ปุ่นและถือเป็นตัวแทนของชาวเอเซียต่อความยุติธรรมในการตัดสินรางวัลโนเบล ที่มักเอนเอียงไปทางนักวิทยาศาสตร์ชาวตะวันตก ข้อหาดังกล่าวต่อคณะกรรมการรางวัลโนเบล ยังลุกลามไปสร้างความเจ็บปวดให้แก่ สมอลลีย์ อีกด้วยกับประเด็นใหม่ที่ว่า สมอลลีย์ไม่ได้เป็นคนแรกที่ค้นพบบักกี้บอล เพราะก่อนหน้านี้ได้มีนักวิทยาศาสตร์ญี่ปุ่นในเสนอทฤษฎีที่แสดงความเป็นไปได้ในการมีโมเลกุลแบบทรงกลม แต่ศาสตราจารย์ท่านนั้นไม่ได้ตีพิมพ์เป็นภาษาอังกฤษ ทำให้งานของท่านไม่เป็นที่รู้จัก โดยในภายหลังสมอลลีย์ได้ออกมากล่าวยกย่องศาสตราจารย์ชาวญี่ปุ่นท่านนั้น พร้อมกับชูประเด็นเรื่องการเผยแพร่ผลงานควรทำให้มีการรับรู้ให้กว้างขวาง เพื่อไม่ให้เกิดปัญหาแบบนี้อีก

สมอลลีย์ต้องพบกับความเจ็บปวดกับมะเร็งเม็ดเลือดขาวและเสียชีวิตในปี ค.ศ. 2005 ด้วยวัยเพียง 62 ปี โดยก่อนจากโลกนี้ไปท่านได้ก่อตั้งบริษัทผลิตท่อนาโนคาร์บอนระดับอุตสาหกรรม รณรงค์ในเรื่องการสร้างนักนาโนเทคโนโลยีตั้งแต่วัยเด็กเพื่อให้สหรัฐอเมริกาแข่งขันได้ ท่านยังเป็นผู้สนับสนุนพลังงานสะอาดโดยใช้นาโนเทคโนโลยี ผมมีโอกาสไปเยือนห้องแล็บของท่าน ที่ Rice University เมื่อปี ค.ศ. 2003 ซึ่งก็ได้มีโอกาสพบท่าน พร้อมทั้งได้เข้าไปเดินเล่นในห้องทำงานอันโอ่อ่าของท่านอยู่ครู่หนึ่ง) มหาวิทยาลัยแห่งนี้ถือเป็นมหาวิทยาลัยที่มีสนามหญ้าที่สวยที่สุดในโลกแห่งหนึ่งเลยทีเดียว

นาโน โนเบล (ตอนที่ 7)

ในอดีตนั้น เคมีสังเคราะห์เป็นศาสตร์ที่วนเวียนอยู่กับการสร้างโมเลกุลที่มีอะตอมเป็นองค์ประกอบอยู่ไม่เกิน 50 อะตอม โดยมีโครงสร้างของโมเลกุลไม่ซับซ้อนนัก แม้กระนั้นก็ตาม กรรมวิธีในการควบคุมโครงสร้างของโมเลกุลเล็กๆ เหล่านั้นให้มีความแน่นอนก็ได้สร้างความมั่งคั่งแก่ผู้ค้นพบเหล่านั้น โมเลกุลที่มีคนรู้จักมากที่สุดในโลกอย่าง แอสไพริน และ ดีดีที เป็นตัวอย่างของความสำเร็จของเคมีสังเคราะห์แบบดั้งเดิม จนกระทั่งเมื่อประมาณ 20 ปีที่แล้วนี่เอง ที่ได้เกิดศาสตร์ใหม่ขึ้นมาท้าทายเคมีสังเคราะห์แบบเก่า นั่นคือ เคมีซูปราโมเลกุล (Supramolecular Chemistry) ศาสตร์แขนงนี้เป็นศาสตร์แห่งการแสวงหาความเข้าใจในปรากฏการณ์ที่โมเลกุลต่างๆ มายึดเกาะกันเกิดเป็นโครงสร้างที่มีขนาดใหญ่ขึ้นที่เรียกว่าซูปราโมเลกุล และผู้ที่ทำให้ศาสตร์แขนงนี้ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางก็คือ ศาสตราจารย์ ฌอง มารี เลห์น (Jean-Marie Lehn - รางวัลโนเบลสาขาเคมี ค.ศ. 1987) ท่านเป็นนักเคมีสังเคราะห์ที่บุกเบิกการขยายสเกลจากเคมีที่อยู่แค่ในโลกของอังสตรอม มาสู่โลกระดับนาโน โดยมีความมุ่งมั่นและทุ่มเทศึกษา แสวงหาความเข้าใจในปรากฏการณ์ที่โมเลกุลต่างๆ มายึดเกาะกันเกิดเป็นซูปราโมเลกุล รวมทั้งคิดค้นและพัฒนากระบวนการในการสังเคราะห์อย่างมีประสิทธิภาพ ท่านได้ค้นพบว่าการเกาะกลุ่มกันเป็นซูปราโมเลกุลนี้มิได้ใช้พันธะโควาเลนต์ที่แข็งแรง หากแต่เป็นแรงระหว่างโมเลกุล (Intermolecular Interactions) ที่มีปริมาณความแข็งแรงน้อยกว่ามาก ผลของการมายึดเกาะกันด้วยทิศทางและระยะทางที่แน่นอนนี้เอง ทำให้ซูปราโมเลกุลที่ได้ มีความเฉพาะตัว และทำหน้าที่อย่างเฉพาะเจาะจงได้ นักวิทยาศาสตร์ในสาขานี้มีส่วนช่วยในการพัฒนาจักรกลนาโนได้อย่างมาก เพราะความรู้เกี่ยวกับแรงระหว่างโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจง ได้นำมาสู่ความเข้าใจของกระบวนการประกอบได้เอง (Self Assembly) ในที่สุด นอกจากนั้นแล้วยังช่วยทำให้เข้าใจความเกี่ยวข้องระหว่างโครงสร้างของซูปราโมเลกุลว่ามีความเกี่ยวข้องกับหน้าที่การทำงานได้อย่างไร (Structure-Function Relationship) อันจะนำไปสู่การออกแบบจักรกลนาโนที่ทำหน้าที่ได้เฉพาะเจาะจง

ความก้าวหน้าของศาสตร์ซูปราโมเลกุลในระยะหลังๆนี้ได้มาถึงจุดที่เราสามารถสังเคราะห์โมเลกุลที่มีรูปร่างพิเศษที่สามารถทำหน้าที่เชิงกลได้ โมเลกุลที่สังเคราะห์ขึ้นเหล่านี้แม้จะมีความซับซ้อนน้อยกว่าจักรกลแบบเดร็กซเลอร์มาก แต่ก็ถือว่าเป็นต้นแบบที่ดีเพื่อทำความเข้าใจกลไกการทำงานของจักรกลโมเลกุลที่ใหญ่กว่า อีกทั้งยังอาจนำไปสู่การใช้งานในเชิงวิศวกรรมได้อีกด้วย เช่น โรแท็กเซน กับ แคทีเนน ซึ่งเป็นซูปราโมเลกุลที่เกิดจากโมเลกุลตั้งแต่ 2 โมเลกุลขึ้นไปมาประกอบกันแบบล็อคตาย (Interlocking) คือหนีออกจากกันไม่ได้ โดย แคทีเนน นั้นมีลักษณะเหมือนโซ่มาคล้องกัน ในขณะที่ โรแท็กเซน มีลักษณะเป็นวงแหวนที่มีแกนกลางที่ถูกปิดหัวปิดท้าย ทำให้เคลื่อนที่ออกมาไม่ได้ โมเลกุลชนิดดังกล่าวสามารถควบคุมให้มีการเคลื่อนที่ภายในสัมพัทธ์ต่อกันในลักษณะของจักรกลได้ นอกจากโมเลกุลโรแท็กเซนและแคทีเนนแล้ว ยังมีการสังเคราะห์โมเลกุลที่มีรูปร่างคล้ายกังหันและฟันเฟืองด้วย โดยโมเลกุลเหล่านี้สามารถถูกควบคุมให้หมุนไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่งเท่านั้น ความสามารถในการสังเคราะห์ในศาสตร์ของซูปราโมเลกุลนั้นได้ก้าวล้ำไปจนถึงการสังเคราะห์โมเลกุลที่มีรูปร่างเป็นโพรงเหมือนถ้ำเลยทีเดียว โดนมีแกนกลางที่ตัวโพรงนี้สามารถเลื่อนไถลไปมาระหว่าง “สถานี” ได้ จนบางครั้งโมเลกุลเหล่านี้ก็จะได้รับการขนานนามว่า ชัตเติลโมเลกุล (Molecular Shuttle) จากคุณูปการที่กล่าวมาทั้งหมดนี้ เราจึงยกย่องให้ท่านเป็นบิดาแห่งนาโนเคมี (Nanochemistry)

(ภาพด้านล่าง - ปัจจุบันนาโนเคมีมีความก้าวหน้าไปในระดับที่สามารถสังเคราะห์ โมเลกุลที่มีรูปร่างประหลาดๆ เช่น เป็นชัตเติ้ลเหมือนรถไฟฟ้าที่วิ่งไปกลับระหว่างสถานีจอด)

นาโน โนเบล (ตอนที่ 6)

บุคคลที่ nanothailand จะกล่าวถึงต่อในวันนี้ ท่านเป็นบุคคลเดียวในชุดบทความนาโน โนเบล ที่ไม่ใช่นักวิทยาศาสตร์โนเบล แต่คุณูปการที่ท่านได้ก่อไว้เพื่อการพัฒนานาโนเทคโนโลยี ทำให้ท่านเป็นบุคคลที่สมควรกล่าวถึงในระดับเดียวกับผู้ที่ได้รับรางวัลโนเบล


ในปี ค.ศ. 1986 เดร็กซเลอร์ (K. Eric Drexler)ได้แต่งหนังสือเรื่อง “เครื่องจักรต้นกำเนิด กับการมาของยุคนาโนเทคโนโลยี” (The Engine of Creation: The coming Era of Nanotechnology) ซึ่งนับเป็นหนังสือเล่มแรกของโลกทางด้านนาโนเทคโนโลยี ในครั้งนั้นได้มีการนิยามความหมายของคำว่านาโนเทคโนโลยีเป็นครั้งแรก นับตั้งแต่ปาฐกถาก้องโลกของ ริชาร์ด ฟายน์แมน ประเด็นสำคัญของหนังสือเล่มนั้นได้กล่าวถึงเครื่องจักรที่มีขนาดเล็กมากๆ จนไม่สามารถมองเห็นได้ โดยที่มันสามารถถูกโปรแกรมให้ปฏิบัติภารกิจต่างๆได้ตามสั่ง นอกจากขนาดแล้ว สิ่งที่มันต่างจากเครื่องจักรกลยุคปัจจุบันก็คือ การสร้างและผลิตเครื่องจักรจิ๋วเหล่านี้จะถูกมากๆ เพราะเครื่องจักรกลเหล่านั้นสามารถแพร่พันธ์หรือทำซ้ำตัวเองได้ เดร็กซเลอร์เป็นคนที่มีพลัง ความฝัน และหัวใจที่เปี่ยมล้นไปด้วยจินตนาการ เขาเดินตระเวณไปทั่วสถาบันเทคโนโลยีแห่งแมสซาจูเซตต์ หรือ MIT เพื่อหาหลักสูตรปริญญาเอกทางด้านนาโนเทคโนโลยี ซึ่งขณะนั้น ไม่มีหลักสูตรทางด้านนี้ในโลกเลย แต่แล้วในที่สุดศาสตราจารย์ มาร์วิน มินสกี้ (Marvin Minsky) ก็รับเขาเป็นศิษย์ โดยให้ทำวิทยานิพนธ์ในหัวข้อ “จักรกลและการผลิตระดับโมเลกุล และงานประยุกต์สู่การประมวลผล” (Molecular Machinery and Manufacturing with Applications to Computation) ซึ่งทำให้เขาได้รับการประสาทปริญญาเอกเมื่อปี ค.ศ. 1991 ในสาขา นาโนเทคโนโลยีเชิงโมเลกุล (Molecular Nanotechnology) และนับแต่นั้นมาเดร็กซเลอร์ก็ได้รณรงค์ให้เกิดความตื่นตัวในเรื่องของนาโนเทคโนโลยีมาโดยตลอด ในปี ค.ศ. 1992 เขาได้แต่งหนังสือชื่อ “ระบบนาโน: จักรกลโมเลกุล, การผลิตระดับโมเลกุล และการประมวลผล” (Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing and Computation) ซึ่งถือเป็นแลนด์มาร์กของศาสตร์ทางด้านวิศวกรรมโมเลกุลเลยทีเดียว


อย่างไรก็ตาม วิศวกรรมโมเลกุลแบบเดร็กซเลอร์นั้นก็ใช่ว่าจะได้รับการยอมรับอย่างราบรื่น โดยเฉพาะท่านมักจะถูกวิพากษ์วิจารณ์บ่อยๆ จากนักวิทยาศาสตร์รางวัลโนเบล ริชาร์ด สมอลลีย์ (Richard Smalley) (ผู้ค้นพบบักกี้บอล) ในเรื่องความเป็นไปได้ และยังถูกกล่าวหาอย่างรุนแรงว่าแนวคิดเกี่ยวกับตัวทำซ้ำหรือ Replicator นั้นเป็นเรื่องไร้สาระ ในปี ค.ศ. 2003 เดร็กซเลอร์ได้เขียนจดหมายเปิดผนึกโต้ตอบกับสมอลลีย์อย่างเผ็ดร้อน โดยลงตีพิมพ์ในวารสาร Chemical Engineering News ฉบับ 1 ธันวาคม พ.ศ. 2003 ซึ่งเป็นวารสารที่มีคนอ่านมากทั้งในวงการวิชาการและอุตสาหกรรม อีกทั้งยังมีการแลกหมัดทางวาจา ระหว่างสาวกของทั้ง 2 ฝ่ายในเว็บบอร์ดต่างๆ อย่างดุเด็ดเผ็ดมัน ซึ่งสุดท้ายแล้วได้นำไปสู่การเสียชื่อเสียงของทั้งสองฝ่าย และทำให้เกิดความบาดหมางระหว่างศาสตร์ทางด้านเคมีสังเคราะห์กับวิศวกรนาโนในวงกว้าง โดยเฉพาะประเด็นในเรื่องความใจแคบของนักเคมีสังเคราะห์ที่มองโลกเป็นแค่ด้านเดียว เพราะในท้ายที่สุดแล้ว ทางรัฐสภาอเมริกันก็มีมติให้ทำการศึกษาความเป็นไปได้ของจักรกลโมเลกุลตามแนวคิดของเดร็กซเลอร์


จักรกลโมเลกุลตามแนวคิด Drexler เป็นเรื่องที่ยาก แต่ก็จุดประกายความฝันได้ดี ในช่วงเวลาที่ผ่านมา มันได้ช่วยกระตุ้นความอยากรู้ อยากเห็น อยากทำวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก และจะยังคงเป็นเช่นนี้ต่อไป ...................

นาโน โนเบล (ตอนที่ 5)

ถ้าฟายน์แมน (Richard P. Feynman) เป็นบิดาแห่งนาโนเทคโนโลยี บินนิก (Gerd Binnig) และโรห์เออร์ (Heinrich Roher) ก็เป็นผู้ที่ทำให้นาโนเทคโนโลยี เป็นอย่างที่มันเป็นในทุกวันนี้ สิ่งประดิษฐ์ที่เกิดขึ้นอย่างไม่ได้ตั้งใจ จนทำให้ท่านทั้งสองได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ในปีค.ศ. 1986 คือกล้องจุลทรรศน์ทันเนลลิงแบบส่องกราด (Scanning Tunneling Microscope หรือ STM) นั้นได้ทำให้ความฝันของมนุษย์ที่อยากรู้อยากเห็นมานานว่า อะตอมมีรูปร่างอย่างไรเกิดเป็นจริงขึ้นมาได้ จนอาจกล่าวได้ว่ากล้องจุลทรรศน์ที่ท่านประดิษฐ์ขึ้นมานั้น เป็นเสมือนดวงตาของนาโนเทคโนโลยี


STM ทำงานโดยการสแกนพื้นผิวด้วยหัวเข็มที่แหลมมากๆ แหลมจนกระทั่งปลายหัวเข็มนั้นมีเพียงแค่อะตอมเดียวเท่านั้น โดยปลายหัวเข็มจะมีศักย์ไฟฟ้า อิเล็กตรอนบนหัวเข็มจะเกิดการลอดอุโมงค์ศักย์ ข้ามไปสู่พื้นผิว ซึ่งสัญญาณไฟฟ้าจะปรากฎขึ้นตามลักษณะของอะตอมบนพื้นผิวนั้น ได้มีการนำภาพ “เสมือน” ของอะตอมชนิดต่างๆ ซึ่งเกิดจาก STM ไปเปรียบเทียบกับภาพที่ได้จากการคำนวณด้วยกลศาสตร์ควอนตัม พบว่ามีความคล้ายคลึงหรือเหมือนกันมาก การค้นพบของบินนิกจึงเป็นการพิสูจน์รูปร่างของอะตอมจากทฤษฎีควอนตัม และเป็นครั้งแรกที่การพิสูจน์ทำได้ด้วยการ “มอง”


ภายหลังการประดิษฐ์ STM ในปี ค.ศ. 1981 ได้ 4 ปี บินนิกและทีมงานได้พัฒนาสิ่งประดิษฐ์อีกชนิดหนึ่งคือ กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (Atomic Force Microscope หรือ AFM) ซึ่งเป็นสิทธิบัตรที่ทำรายได้ให้แก่บริษัทไอบีเอ็ม ที่ท่านสังกัดอยู่เป็นอย่างมาก AFM ทำงานคล้ายคลึงกับ STM เพียงแต่หัวเข็มจะสแกนไปบนพื้นผิวโดยให้สัญญาณเป็นแรงอ่อนๆ ในระดับนาโน ทำให้สามารถตรวจวัดพื้นผิวที่ไม่จำเป็นต้องนำไฟฟ้า นอกจาก AFM ไม่ต้องทำงานในสุญญากาศแล้ว มันยังสามารถตรวจวัดพื้นผิวในสภาพของเหลวได้ด้วย AFM มีความง่ายในการใช้งาน ตัวอย่างที่นำมาตรวจวัดไม่ต้องมีการเตรียมการที่ยุ่งยากเหมือนกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน แม้แต่นักเรียนมัธยมศึกษาของประเทศสหรัญอเมริกาก็มีความสามารถจะใช้เครื่องมือชนิดนี้ และด้วยราคาที่ถูกกว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมาก (กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนราคาประมาณ 15-20 ล้านบาท กล้อง AFM ราคาประมาณ 2-6 ล้านบาท) ทำให้มันได้เข้าไปครอบครองพื้นที่ในหน่วยวิจัยและปฏิบัติการทดลองทางด้านนาโนเทคโนโลยีทั่วโลก เฉพาะที่ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติเองก็มีเครื่อง AFM ถึง 3 เครื่อง มหาวิทยาลัยใหญ่ๆ ในประเทศไทย เช่น จุฬาฯ มหิดล มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ต่างมีใช้ในห้องปฏิบัติการทางนาโนเทคโนโลยี


นับตั้งแต่วันที่ท่านได้รับรางวัลโนเบล ตราบถึงวันนี้ศาสตราจารย์บินนิก ยังคงทำงานที่ท่านรักอยู่ที่ IBM Zurich ท่านกำลังพัฒนาอุปกรณ์เก็บข้อมูลชนิดใหม่ที่เรียกว่า Millipede ซึ่งมีหัว AFM บรรจุอยู่ 1,000-4,000 หัว ทำงานบันทึกและอ่านข้อมูล โดยการเจาะหัวเข็มลงไป (Nano-indentation) บนพอลิเมอร์ หน่วยเก็บความจำชนิดนี้ เมื่อนำไปใส่ใน Thumb Drive ที่พวกเราชอบใช้กัน ก็จะทำให้ความจุเพิ่มขึ้นเป็นระดับ 200 กิกะไบต์เลยทีเดียว อวสานของฮาร์ดดิสก์ดูเหมือนใกล้จะมาถึงในไม่ช้าแล้ว ด้วยผลงานของนักวิทยาศาสตร์โนเบลคนนี้



(ภาพบน - จากซ้ายมาขวา Heinrich Roher และ Gerd Binnig)

(ภาพล่าง - Millipede ก็คือ AFM มายืนเรียงแถวกันทำงาน)

นาโนโนเบล (ตอนที่ 4)

ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 นั้น มนุษย์มีความใฝ่ฝันที่จะเข้าไปมองเห็นโลกของสิ่งเล็กๆ ที่ไม่อาจมองเห็นด้วยตาเปล่า เป็นอย่างมาก เครื่องมือหนึ่งที่ทำให้เราสามารถเห็นโลกที่เล็กกว่า 0.1 มิลลิเมตรก็คือ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ซึ่งคิดค้นและออกแบบโดยรุสกา (Ernst Ruska - รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ค.ศ. 1986) นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน จริงๆ แล้วรุสกาประดิษฐ์มันตั้งแต่ปี ค.ศ. 1931 แล้ว ซึ่งเกิดขึ้นก่อนที่ท่านจะเรียนปริญญาเอกจบเสียอีก แต่ไม่ทราบว่าคณะกรรมการรางวัลโนเบลหลงลืมหรืออย่างไร จึงเพิ่งมาให้รางวัลโนเบลแก่ท่านในปี ค.ศ. 1986 (พร้อมๆ กับผู้ประดิษฐ์คิดค้นกล้องจุลทรรศน์ที่สามารถส่องเห็นอะตอมได้ ซึ่งจะกล่าวถึงต่อไป) หลังจากที่มีการใช้งานกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนอย่างกว้างขวางทั่วโลก ไม่ว่าจะเป็นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (Scanning Electron Microscope หรือ SEM) หรือ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (Tunneling Electron Microscope) น่าเสียดายที่รุสกาได้เสียชีวิตลงในปี ค.ศ. 1988 หลังจากได้รับรางวัลโนเบลเพียง 2 ปี สิริรวมอายุ 82 ปี

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนได้เปิดมุมมองใหม่ให้แก่ศาสตร์หลายแขนง รวมไปถึงชีววิทยา ว่ากันว่าเมื่อประมาณ 20 ปีก่อนนั้น ขอเพียงแค่มีกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ก็สามารถตีพิมพ์ในวารสารวิจัยได้แล้ว เพียงแต่ไปนำเอาตัวอย่างสิ่งมีชีวิต หรือ ชิ้นเนื้อของมันมาส่องดูด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ก็สามารถรายงานสิ่งใหม่ๆได้เลย เช่นเดียวกับกล้องโทรทัศน์ที่เปิดโลกแห่งการค้นพบดารา และจักรวาล กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนก็เปิดโลกใหม่ให้นักชีววิทยา อาจารย์หลายๆท่านในมหาวิทยาลัยก็ได้มีผลงานขอตำแหน่งศาสตราจารย์ จากการมีเพียงกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนนี้เอง การค้นพบกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจึงนับเป็นหลักกิโลเมตรสำคัญ ของวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาสิ่งเล็กๆ โดยเฉพาะนาโนเทคโนโลยี การค้นพบท่อนาโนคาร์บอนโดยศาสตราจารย์ ไออิจิมา (Sumio Iijima) ก็เกิดจากการมองเห็นโครงสร้างของท่อนาโนคาร์บอนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนนี่เอง

(ภาพบน - ภาพมดกำลังคาบไมโครชิพ จากกล้องSEM)

นาโน โนเบล (ตอนที่ 3)

การพัฒนากลศาสตร์ควอนตัมในช่วงเริ่มต้นของ ศตวรรษที่ 20 ทำให้เกิดความรู้ความเข้าใจพื้นฐานที่เกี่ยวกับอะตอม องค์ประกอบที่เล็กที่สุดที่เป็นตัวต่อของทุกสิ่ง (แม้ว่าจะมีอนุภาคอื่นๆ ที่เล็กกว่าอะตอม แต่ก็ถือว่าอะตอมเป็นตัวต่อที่เล็กที่สุดที่มีความหมายในเชิงการก่อรูปสสารขึ้นมา) ดิแรก (Paul Dirac) นักฟิสิกส์รางวัลโนเบลซึ่งเป็นหนึ่งในกลุ่มพัฒนาทฤษฎีควอนตัมได้กล่าวในปี ค.ศ. 1929 ว่า “กฎพื้นฐานต่างๆที่จำเป็นสำหรับการอธิบายสิ่งต่างในวิชาฟิสิกส์โดยส่วนใหญ่และสำหรับวิชาเคมีทั้งหมดนั้นได้ถูกค้นพบแล้ว ปัญหาก็คือว่าการนำเอากฎเหล่านี้ไปใช้จะต้องผ่านสมการคณิตศาสตร์ที่ยุ่งยากซับซ้อนเกินกว่าที่จะแก้ปัญหานั้นได้” ดิแรกมองว่าถึงแม้ทฤษฎีควอนตัมจะถูกค้นพบแล้วก็ตาม แต่มันก็อาจไม่มีประโยชน์นักถ้าหากไม่สามารถที่จะนำมาใช้ศึกษาระบบอื่นๆได้นอกจากอะตอมไฮโดรเจน ทั้งนี้เป็นเพราะว่าสมการที่ใช้เพื่ออธิบายสมบัติของอะตอมนั้น สามารถใช้ได้กับอะตอมของธาตุที่เล็กที่สุด ซึ่งก็คือไฮโดรเจน หากจะนำไปใช้แก้ปัญหาของอะตอมของธาตุอื่น และ โมเลกุล จะต้องผ่านการแก้ปัญหาที่ยุ่งยากซับซ้อนมากๆ มีเรื่องขำๆ เล่าต่อๆกันมาว่า นักวิทยาศาสตร์ควอนตัมในสมัยก่อน เวลาจะแก้ปัญหาเชิงตัวเลขที่ซับซ้อน หรือ ทำซ้ำๆกันหลายขั้นตอน ก็จะเดินเข้าไปในโรงพยาบาลบ้า แล้วนำโจทย์ไปให้คนไข้ที่มีระบบการคิดเลขที่เหนือมนุษย์ธรรมดาช่วยแก้ให้ ดิแรกคงคาดไม่ถึงว่าในเวลาต่อมาเราจะมีสิ่งประดิษฐ์ที่เรียกว่า คอมพิวเตอร์ มาช่วยคิดเลขให้


และแล้ว การมองโลกในแง่ร้ายของดิแรกก็มีอันต้องถูกท้าทาย เมื่อมุลลิเกน (Robert S. Mulliken - รางวัลโนเบลสาขาเคมี ค.ศ. 1966) ซึ่งเป็นหนึ่งในกลุ่มนักวิจัยหัวก้าวหน้าในสมัยนั้น มีความเชื่อว่ากลศาสตร์ควอนตัมนี่เองจะนำมาสู่การปฏิวัติมุมมองใหม่ทางเคมี และจะทำให้เกิดความเข้าใจความเป็นอยู่ของโลกที่เล็กมากๆ อย่างโมเลกุลได้ หลังจากท่านจบปริญญาเอกในประเทศสหรัฐอเมริกา ก็ได้เข้าทำงานกับนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงระดับโลกอยู่หลายคน แต่การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในชีวิตของท่านเกิดขึ้นเมื่อตัดสินใจเดินทางไปทำงานในยุโรป และได้ทำงานกับ Erwin Schroedinger, Pual Dirac, Werner Heisenberg, Louis de Brogile, Max Born และ Walther Bothe ซึ่งบุคคลที่กล่าวถึงทั้งหมดนั้น สุดท้ายก็ได้รับรางวัลโนเบลกันทุกคน จากสิ่งที่ท่านได้เรียนรู้จากบุคคลเหล่านั้น มุลลิเกนได้พัฒนาทฤษฎีโมเลกุลาร์ ออร์บิทัล (Molecular Orbital) ซึ่งอธิบายความเป็นอยู่ของอิเล็กตรอนในโมเลกุล ก่อให้เกิดความก้าวหน้าทางเคมีเป็นอย่างมาก และมีการใช้งานกันมาจนถึงทุกวันนี้ ซึ่งเป็นงานที่ทำให้มุลลิเกนได้รับรางวัลโนเบลนั่นเองการเกิดขึ้นของทฤษฎีโมเลกุลาร์ ออร์บิทัล นับเป็นพื้นฐานสำคัญของนาโนเทคโนโลยี ทำให้เราสามารถจะทำนายและออกแบบระบบทางด้านนาโนได้ ศาสตร์ที่เรียกว่า Computational Nanotechnology ซึ่งเป็นเรื่องของการออกแบบโมเลกุล และ โครงสร้างนาโนต่างๆ จึงเป็นหนี้ของคุณความดีที่มุลลิเกนได้มอบให้แก่โลกไว้

(ภาพด้านบน - วิศวกร เอ้ย... ไม่ใช่สิ นักชีววิทยาโมเลกุล (molecular biologist) กำลังออกแบบยา โดยการใช้ศาสตร์ของ Computational Nanotechnology)

นาโน โนเบล (ตอนที่ 2)

ต้องขออภัยท่านผู้อ่านนะครับที่หายไป 2-3 วัน ตอนนี้ nanothailand อยู่ประเทศเวียดนาม มาประชุม International Workshop on Nanotechnology and Applications (IWNA 2007) ที่เมือง Vung Tau City ซึ่งเป็นเมืองตากอากาศชายทะเลอันแสนสบายของเขา วันนี้ nanothailand มีโอกาสมาเล่าต่อ ในเรื่องของนักวิทยาศาสตร์โนเบล ทางด้านนาโน ซึ่งก็จะทยอยเล่า สลับกับเรื่องอื่นๆ ไปเรื่อยๆ ครับ

"สักวันหนึ่ง เราจะสามารถประกอบสิ่งต่างๆ ผลิตสิ่งต่างๆ ขึ้นมาจากการจัดเรียงอะตอมด้วยความแม่นยำ และเท่าที่ข้าพเจ้ารู้ ไม่มีกฎทางฟิสิกส์ใดๆ แม้แต่หลักแห่งความไม่แน่นอน (Uncertainty Principle) ที่จะมาขัดขวางความเป็นไปได้นี้” เป็นประโยคอมตะหนึ่งที่ได้รับการกล่าวถึงมากที่สุด จากสุนทรพจน์อันโด่งดังของ ศาสตราจารย์ ฟายน์แมน เมื่อปี ค.ศ. 1959 ณ สถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย ปาฐกถานี่เองที่ถือเป็นการเปิดวิสัยทัศน์แรกของเทคโนโลยีในการจัดการกับสิ่งจิ๋ว และจากสุนทรพจน์ในวันนั้น นักนาโนเทคโนโลยีได้กำหนดนิยามของนาโนเทคโนโลยีว่าเป็น “ความสามารถในการจัดการ ควบคุม ประกอบ สร้าง และ ผลิตสิ่งต่างๆด้วยความแม่นยำในระดับอะตอม”

นอกจากการได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ เมื่อปี ค.ศ. 1965 ในศาสตร์ทางด้านควอนตัมอิเล็กโตรไดนามิกส์ (Quantum Electrodynamics) แล้วฟายน์แมนยังเป็นบุคคลที่น่าทึ่งและน่าจดจำมากที่สุดคนหนึ่งสำหรับวงการวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ เขามีบุคลิกที่เต็มเปี่ยมไปด้วยความสดใส กระตือรือล้นอยากรู้อยากเห็น จนกระทั่งกล้าที่จะมองการระเบิดของระเบิดปรมาณูที่ทดลองครั้งแรกด้วยตาเปล่า ซึ่งเขาก็เป็นหนึ่งในทีมพัฒนา ในวงการฟิสิกส์เขาเป็นครูที่ดีที่สุดที่โลกรู้จัก คุณความดีของฟายน์แมนในการกระตุ้นให้ผู้คนมาสนใจพัฒนาเทคโนโลยีจิ๋ว รวมทั้งการบุกเบิกงานวิจัยทางด้านการประมวลผลแบบควอนตัม (Quantum Computing) ทำให้ท่านได้รับการยกย่องให้เป็น บิดาแห่งนาโนเทคโนโลยี

หากเราเชื่อศาสตราจารย์ฟายน์แมนว่า สักวันหนึ่งเราจะสามารถประกอบสิ่งต่างๆ และ ผลิตสิ่งต่างๆ ขึ้นมาจากการจัดเรียงอะตอมด้วยความแม่นยำ เราอาจจะต้องตั้งคำถามสักสองข้อว่า วันนี้เรามีความสามารถอย่างนั้นหรือยัง และ ถ้าหากเรายังไม่ได้มีความสามารถอย่างนั้น เราจะทำอย่างไรเพื่อที่จะไปถึงจุดนั้นให้ได้ คำตอบสำหรับคำถามแรกนั้นก็คือ ณ วันนี้เรายังไม่มีความสามารถอย่างนั้นเลย ขณะนี้เราเพียงมีความสามารถในการจัดวางอะตอมบนพื้นผิวของของแข็งอย่างแม่นยำ โดยการใช้ Atomic Force Microscope (AFM) หรือ Scanning Tunnelling Microscope (STM) ในการจับอะตอมไปวางยังจุดที่ต้องการ แต่ความสามารถดังกล่าวก็ยังคงจำกัดตัวเองอยู่ในห้องปฏิบัติการชั้นสูงเท่านั้น ยังขาดความสามารถในการผลิตเชิงอุตสาหกรรม ส่วนคำตอบสำหรับคำถามข้อที่สอง ว่าเราจะไปถึงจุดนั้นได้อย่างไรนั้น ขอให้มองไปรอบๆตัว ธรรมชาติได้พัฒนาและใช้งานนาโนเทคโนโลยีเพื่อสร้างสิ่งมีชีวิตต่างๆขึ้นมาทั้งสิ้น เมื่อเซลล์สเปิร์มปฏิสนธิกับไข่ในครรภ์มารดา เกิดเป็นเซลล์เดี่ยวที่แบ่งตัวและพัฒนาจนกลายเป็นทารกที่มีอวัยวะอันซับซ้อน พัฒนาการต่างๆเหล่านั้นเกิดขึ้นโดยมีรูปแบบที่ค่อนข้างแน่นอน มีระบบควบคุมทำให้อะตอมและโมเลกุลต่างๆ จัดเรียงตัว ณ ตำแหน่งที่เหมาะสม นับตั้งแต่โมเลกุล DNA อันเปรียบเสมือนเป็นหน่วยความจำ ROM (Read Only Memory) ของเซลล์ ได้ถ่ายทอดข้อมูลและสารสนเทศไปยัง RNA เพื่อให้ RNA นำคำสั่งเหล่านี้ไปสังเคราะห์โปรตีน ซึ่งเป็นเครื่องจักรที่ทำหน้าที่สร้างสิ่งต่างๆในเซล์ และนอกเซลล์ ดังนั้นจักรกลนาโน (Nanomachines) เหล่านี้มีอยู่แล้วในธรรมชาติ มีความสามารถในการสร้างสิ่งต่างๆ ด้วยความแม่นยำในระดับอะตอม

นาโนเทคโนโลยีที่อาศัยการเลียนแบบกระบวนการในธรรมชาติ (Biomimetic Engineering and Bio-Nanotechnology) จึงเป็นศาสตร์ที่ประเทศไทยควรให้ความสนใจมากขึ้น เมื่อคำนึงถึงสถานการณ์ตอนนี้ว่าไทยเราค่อนข้างอ่อนแอในศาสตร์ด้านนี้ แม้ว่าเราจะค่อนข้างเข้มแข็งในเรื่องของนาโนวัสดุ แต่ก็ไม่ค่อยมีงานทางด้านนาโนวัสดุทางชีวภาพมากนัก

นาโน โนเบล (ตอนที่ 1)

ทุกๆ เดือนตุลาคมของทุกปี รางวัลอันทรงเกียรติที่สุดในวงการวิทยาศาสตร์ จะถูกมอบให้แก่ยอดนักวิทยาศาสตร์ในสาขาฟิสิกส์ เคมี และการแพทย์ รางวัลอันทรงเกียรตินี้ไม่ใช่รางวัลของคนทำงานหนัก หรือคนทำงานหามรุ่งหามค่ำ แต่เป็นรางวัลของนักสร้างสรรค์ ผู้ที่เปิดมุมมองใหม่ บุคคลที่ฝ่าทะลุกำแพงแห่งการค้นพบ เพื่อนำมนุษยชาติไปสู่สันติสุข ตามความต้องการของ อัลเฟรด โนเบล นักอุตสาหกรรมชาวสวีเดนผู้ค้นพบไดนาไมต์ที่ต้องการไถ่บาปกับหายนะที่เกิดขึ้นจากผลงานสิ่งประดิษฐ์ของเขา นับตั้งแต่มีการมอบรางวัลโนเบลเมื่อร้อยปีก่อน จนถึงปี 2549 มีผู้ได้รับรางวัลไปแล้วรวมทุกสาขา (ฟิสิกส์ เคมี การแพทย์ วรรณกรรม สันติภาพ โดยมีสาขาเศรษฐศาสตร์ เพิ่มเติมขึ้นมาในปี ค.ศ. 1969) จำนวนทั้งหมด 785 คน ในจำนวนนี้มีผู้หญิงได้รางวัลเพียง 33 คนเท่านั้น รางวัลที่มีอายุยืนยาวข้ามศตวรรษนี้เปิดตัวครั้งแรกในช่วงเวลาที่มนุษยชาติกำลังจะฝ่าทะลุกระแสความคิดหลักที่กลศาสตร์นิวตันครองโลกมาตลอดหลายร้อยปีก่อนถึงศตวรรษที่ 20 เพื่อมาสู่ยุคแห่งควอนตัม ซึ่งปรากฏการณ์ทั้งหลายในธรรมชาติที่ขัดกับสามัญสำนึก เช่น แสงเป็นได้ทั้งคลื่นและอนุภาค ได้รับการยอมรับ นักวิทยาศาสตร์สุดยอดของโลกที่เป็นนักบุกเบิกแนวคิดใหม่นี้ ล้วนแล้วแต่ได้รับรางวัลอันทรงเกียรตินี้ ไม่ว่าจะเป็น เรินท์เกน (Wilhelm Conrad Roentgen) ผู้ค้นพบรังสีเอ็กซ์ ทอมสัน (J.J. Thomson) ผู้ค้นพบประจุลบและเสนอทฤษฎีอะตอม แพล็งค์ (Max Planck) ผู้ค้นพบก้อนพลังงานหรือควอนตา ไอน์สไตน์ (Albert Einstein) ผู้เสนอทฤษฎีสัมพัทธภาพแต่ได้รับรางวัลโนเบลในฐานะผู้ที่อธิบายปรากฏการณ์ที่แสงแสดงความเป็นอนุภาคที่เรียกว่าโฟตอน บอห์ร (Niels Bohr) ผู้ค้นพบโครงสร้างอะตอม มิลลิแกน (Robert A. Millikan) ผู้สามารถวัดประจุของอิเล็กตรอน เดอ บอยล์ (de Broglie) ผู้ค้นพบความเป็นคลื่นของอิเล็กตรอน นี่เป็นเพียงตัวอย่างเล็กๆ น้อยๆ เท่านั้น จริงๆ แล้วในช่วงที่มุมมองใหม่แห่งโลกควอนตัมได้รับการเปิดเผยนั้น รางวัลโนเบลส่วนใหญ่ทางฟิสิกส์และเคมีในช่วงครึ่งศตวรรษแรกนั้น ได้ถูกมอบแก่นักวิทยาศาสตร์ที่ทำวิจัยอยู่ในสาขานี้ทั้งสิ้น แม้กระทั่ง 64 ปีหลังจากรางวัลโนเบลได้ถูกมอบเป็นครั้งแรกนั้น ผู้ได้รับรางวัลโนเบลในปี ค.ศ. 1965 ก็ยังเป็นผู้ที่ทำงานอยู่ในสาขาควอนตัม ซึ่งอาจจะเรียกได้ว่าเป็นรุ่นท้ายๆ แล้วก็ได้ ผู้ที่ผมกำลังกล่าวถึงนั้น อาจกล่าวได้ว่าท่านเป็นผู้ที่ทั้งปิดฉากการมอบรางวัลโนเบลให้แก่นักวิจัยในสาขาควอนตัมฟิสิกส์ ที่มีการมอบรางวัลกันมาอย่างยาวนานถึง 65 ปี และเป็นผู้ที่เปิดศักราชใหม่ให้แก่คนที่ทำงานในสาขานาโนศาสตร์และนาโนเทคโนโลยี ซึ่งกำลังจะเป็นกระแสหลักของการให้รางวัลโนเบลไปอีกหลายทศวรรษ ท่านผู้นั้นคือ ศาสตราจารย์ ริชาร์ด ฟายน์แมน (Richard P. Feynman) บิดาของนาโนเทคโนโลยี

ในตอนต่อๆ ไป nanothailand จะพาผู้อ่านไปรู้จักกับบุคคลสำคัญที่บุกเบิกวงการนาโนศาสตร์และนาโนเทคโนโลยี ทำให้กระแสการตื่นตัวทางด้านนาโนเทคโนโลยีกลายมาเป็นปรากฏการณ์ทั้งโลก (Global Phenomena) อยู่ในขณะนี้ โดยจะทยอยเล่าด้วยการสลับ พูดถึงเรื่องอื่นๆ ด้วย ที่ไม่ใช่ นาโน โนเบล เพื่อไม่ให้เบื่อนะครับ ......

นัก นาโนเทคโนโลยี ไทย คว้ารางวัลนักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่

ปีนี้เป็นปีทองของนาโนเทคโนโลยีไทยจริงๆ เพราะการประกาศรางวัลนักวิทยาศาสตร์รุ่นใหม่ประจำปี พ.ศ. 2550 นั้น ได้มอบรางวัลให้นักวิทยาศาสตร์ 6 ท่าน เป็นนักนาโนเทคโนโลยีซะ 3 ท่าน ได้แก่ ผศ.ดร. วินิช พรมอารักษ์, ผศ.ดร.สันติ แม้นศิริ, ดร.อานนท์ ชัยพานิช ซึ่งการประกาศมีขึ้นในวันที่ 2 สิงหาคม 2550 ที่โรงแรมสยามซิตี้ เสียดายที่ผมไม่ได้ไปร่วมงานยินดีกับท่านเหล่านั้น เพราะติดภารกิจประชุม IEEE-NANO 2007 ที่ฮ่องกง วันนี้ผมขอเล่าให้ฟังเกี่ยวกับ ผศ.ดร. วินิช พรมอารักษ์ ว่าท่านเป็นใคร มาจากไหน ทำอะไรอยู่ สำหรับ 2 ท่านที่เหลือ ผมจะมาเล่าให้ฟังวันหลังนะครับ

อาจารย์วินิชเป็นนักนาโนที่น่าสนใจมาก ท่านทำงานอยู่ที่ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี ถ้าใครเคยไปแถวนั้น ก็จะรู้ว่าเมืองอุบลนี้เป็นเมืองแห่งน้ำ มีสถานที่ท่องเที่ยวน่าสนใจหลายแห่ง เช่น โขงเจียม แก่งตะนะ ผาแต้ม มีวัดดังๆ หลายวัด เช่น วัดหนองป่าพง วัดป่านานาชาติ อาหารการกิน ก็จะมีร้านแบบเรือนแพ ตั้งอยู่ริมฝั่งมูล ด้านของ อ. วารินชำราบ เยอะมากๆ เมืองอุบลมีความเป็นเอกลักษณ์หลายอย่าง เช่น อำเภอเมือง อยู่ฝั่งตรงข้ามกับอีกอำเภอคือวารินชำราบเลย กลับมาที่เรื่องของอาจารย์วินิช ท่านเป็นนักเคมีสังเคราะห์ เน้นการค้นหาและพัฒนาสารอินทรีย์ ที่ใช้ในอุปกรณ์เปล่งแสงอินทรีย์ (Organic Light-Emitting Devices หรือ OLED) และ เซลล์สุริยะชนิดสีย้อม (Dye-Sensitized Solar Cell) คนที่ทำงานอยู่ในสาขาอินทรีย์อิเล็กทรอนิกส์ (Organic Electronics) ต่างรู้ดีว่าสารอินทรีย์เหล่านั้น ไม่ว่าจะเป็น dye หรือ Conductive Polymer ก็คือ ต้นน้ำ ของเทคโนโลยีนี้ สารพวกนี้เขาขายกันเป็นมิลลิกรัม หรือ กรัม ไม่ใช่ กิโลกรัม หรือ ตัน เหมือนวัสดุประเภทอื่นๆ อาจารย์วินิชก้มหน้าก้มตาทำงาน จนเก็บสะสมสารเหล่านั้นได้จำนวนหนึ่ง เป็นที่ต้องการของนักนาโนเทคโนโลยีกลุ่มอื่นๆ ไม่ว่าจะที่ มหิดล หรือ MTEC ตอนผมไปประชุมที่เวียดนาม พวกนักนาโนเทคโนโลยีของเวียดนามให้ความสนใจกับวัสดุประเภทนี้มาก เพราะเขาคิดว่ายังสู้เราไม่ได้ ไม่เหมือนกับวัสดุพวกเซรามิกส์ เขาจะไม่ค่อยมาดูโปสเตอร์เลย แต่เขาชอบมาดูพวก OLED และ Solar Cell รวมไปถึงพวก Conductive Polymer ด้วย

น่ายกย่อง อ.วินิช ที่ทำให้ตอนนี้เมืองอุบลอาจจะมีสถานที่ท่องเที่ยวเพิ่มขึ้นอีกแห่ง คือ ห้อง Lab ของอาจารย์เอง ท่านตั้งชื่อว่า Advanced Organic Materials & Devices Laboratory ว่างๆ คงต้องหาโอกาสไปดู Lab ท่านหน่อย แล้วจะกลับมาเล่าให้ฟังนะครับ

(ภาพทางขวามือ - การล่องเรือไปเดินเล่นบนแก่งตะนะ เป็นกิจกรรมหนึ่งที่ไม่ควรพลาด)