Research

กราฟีน วัสดุมหัศจรรย์แห่งอนาคต (ตอนที่ 1)


ดร.อมร จิรเสรีอมรกุล  
อาจารย์ประจำภาควิชาวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ​ 
คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร  
2 กันยายน 2557  

     หากใครติดตามข่าวสารในแวดวงวิทยาศาสตร์อย่างสม่ำเสมอ คงจะพอทราบแล้วว่า รางวัล โนเบล สาขาฟิสิกส์ประจำปี 2553 ได้แก่ผลงาน “การพัฒนา กราฟีน (graphene) 2 มิติ” ของ อังเดร ไกม์ (Andre Geim) และ คอนสแตนติน โนโวเซลอฟ (Konstantin Novoselov) 2 อาจารย์-ศิษย์ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ สหราชอาณาจักร

            อังเดร ไกม์                          คอนสแตนติน โนโวเซลอฟ

     เมื่อพูดถึงรางวัลโนเบล หลายคนอาจคิดว่าคงเป็นเรื่องยากๆ ที่ช่างไกลตัวและไม่เห็นน่าจะเกี่ยวกับเราๆ ท่านๆ เลย แต่หากบอกว่ามันคืออนาคตใหม่แห่งวงการเกมส์และวงการไอทีแล้วล่ะก็ ทีนี้มันคงใกล้ตัวเรามากๆ เลยใช่ไหมครับ และโดยปกติแล้วรางวัลโนเบลจะให้กับผลงานที่ทำประโยชน์เป็นที่ประจักษ์ นั่นคือแม้จะค้นพบแล้วก็มักต้องรอเป็นสิบๆ ปีจึงจะได้รับรางวัล ในขณะที่กราฟีนเพิ่งถูกค้นพบเมื่อปี 2547 แต่ทางราชบัณฑิตสภาด้านวิทยาศาสตร์แห่งสวีเดน (The Royal Swedish Academy of Sciences) กลับตัดสินให้ได้รับรางวัลเร็วขนาดนี้ แสดงว่ามันต้องพิเศษมากแน่ๆ ถ้าพร้อมแล้ว เรามาทำความรู้จักกับเจ้ากราฟีนนี้กันดีกว่า


 

     กราฟีน เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของวัสดุที่ทำมาจากคาร์บอน เกิดจากอะตอมคาร์บอนเรียงตัวกันเป็นรูป 6 เหลี่ยม (hexagon) คล้ายรังผึ้งบนระนาบเดียวกันไปเรื่อยๆ มีความหนาเพียง 1 อะตอม เมื่อนำกราฟีนมาห่อให้เป็นลูกกลมๆ เราจะได้ บัคกี้บอล (buckyball: โมเลกุลมหัศจรรย์ที่สามารถเป็นยาครอบจักรวาลรักษาได้สารพัดโรค) ถ้าเอากราฟีนมาม้วนเป็นแท่งกลมๆ ก็จะได้ท่อนาโนคาร์บอน (carbon nanotube) และถ้าเราเอากราฟีนมาซ้อนกันเป็นชั้นๆ เราจะได้แกรไฟต์หรือกราไฟต์ (graphite) ซึ่งก็คือวัสดุหลักในถ่านและไส้ดินสอทั่วไปที่เราใช้กันนั่นเอง 

     เป็นที่รับรู้กันมานานมากแล้วว่า “เพชร” เป็นสิ่งที่แข็งที่สุดในโลก ซึ่งเกิดจากอะตอมคาร์บอนเรียงตัวกันเป็นผลึกทรง 8 หน้า (Octahedron) แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาชื่อ “กราฟีน” ได้รับความสนใจอย่างมาก นั่นเพราะมันเป็นวัสดุที่มีความแข็งแกร่งยิ่งกว่าเพชร แต่กลับสามารถม้วนหรือพับได้ด้วย แถมยังสามารถนำไฟฟ้าได้ดีกว่า “ซิลิกอน” (silicon) ซึ่งใช้ทำชิพคอมพิวเตอร์อยู่ในปัจจุบันถึงราว 100 เท่าตัวเลยทีเดียว นักวิทยาศาสตร์พบว่า กราฟีนมีศักยภาพสูงในอันที่จะนำมาพัฒนาส่วนประกอบของอุปกรณ์อีเล็กทรอนิกส์หลายชนิด ได้แก่ จอภาพสัมผัส (touch screens) ที่ใสบางและโค้งงอได้ แผงโซล่าร์เซลประสิทธิภาพสูง  อุปกรณ์กักเก็บพลังงาน โทรศัพท์มือถือ และชิพคอมพิวเตอร์ความเร็วสูง เป็นต้น

โปรดติดตามตอนต่อไป เร็วๆนี้

ขอบคุณข้อมูลจาก
1.    ped cad, “กราฟีน (graphene) ทำไมกราฟีนถึงคู่ควรกับรางวัลโนเบล,” Pantip.com, http://topicstock.pantip.com/wahkor/topicstock/2010/10/X9789808/X9789808.html
2.    Neil Savage, “UCLA Builds Fastest Graphene Transistor Yet,” IEEE Spectrum,  Sept. 2010, http://spectrum.ieee.org/semiconductors/devices/ucla-builds-fastest-graphene-transistor-yet

 

<< ย้อนกลับ