IRPC Innovation Center

เส้นทาง เว็บไซต์

IRPC Innovation Center Creating innovation through material and energy use for an optimal life

การรีไซเคิล PVC ว่าเป็นโจทย์ที่ยากมาก และหนึ่งในเหตุผลคือคลอรีนที่อยู่ในตัวมันเอง━━━━━━━━━━━━━━━━ผู้วิจัยระบุว่าคลอรีนคิ...
30/09/2026

การรีไซเคิล PVC ว่าเป็นโจทย์ที่ยากมาก และหนึ่งในเหตุผลคือคลอรีนที่อยู่ในตัวมันเอง

━━━━━━━━━━━━━━━━

ผู้วิจัยระบุว่าคลอรีนคิดเป็นราว 57% ของน้ำหนัก PVC และตอนรีไซเคิลด้วยวิธีเชิงกล มันปล่อยกรดที่กัดกร่อนออกมาจนสร้างความเสียหายอย่างมากต่อเครื่องจักร

ทีมวิจัยจาก Virginia Tech และคณะใช้ตำแหน่งที่คลอรีนเกาะอยู่บนสายโซ่ PVC เป็นจุดต่อโมเลกุลใหม่เข้าไป

ผู้วิจัยเรียกวิธีนี้ว่าการดีฮาโลจีเนชัน-อัลคิเลชัน โดยใช้อะลูมิเนียมคลอไรด์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส แล้วต่อโมเลกุลกลุ่มแอลฟา-โอเลฟินเข้าไปที่ตำแหน่งฮาโลเจน สิ่งที่ได้ออกมาคือน้ำมันหล่อลื่นกลุ่มพอลิแอลฟาโอเลฟิน

ผู้วิจัยรายงานว่าคลอรีนที่เหลืออยู่ในผลิตภัณฑ์ต่ำกว่า 100 ส่วนในล้านส่วน คิดเป็นประสิทธิภาพการกำจัดคลอรีนมากกว่า 99.98%

จุดที่ทำให้วิธีนี้ต่างออกไปคือ PVC ไม่ได้เป็นแค่วัตถุดิบ แต่ทำหน้าที่เป็นแม่แบบ ผู้วิจัยระบุว่าการใช้ PVC เป็นแม่แบบทำให้ได้น้ำมันที่มีกิ่งสั้นบนสายโซ่หลักน้อย โดยไม่ต้องใช้ตัวเร่งปฏิกิริยากลุ่มเมทัลโลซีนซึ่งจำเป็นสำหรับเทคโนโลยีที่ใช้กันอยู่

สิ่งที่งานนี้เปลี่ยนไปจึงไม่ใช่ว่า PVC เอากลับมาใช้ใหม่ได้ แต่คือตำแหน่งของคลอรีนในโจทย์ จากสิ่งที่ต้องจัดการให้พ้นทาง กลายเป็นตำแหน่งที่ปฏิกิริยาเลือกใช้ทำงาน

อ้างอิง: Nuwayo, E.M., Thompson, C., Civiello, A., DiMarco, A., Zhang, J., Lee, S., Sung, G., Das, T., Zhang, Y., Vu, C., Koshak, S., Matson, J.B., Erdemir, A., Goddard III, W.A., Chen, X. & Liu, G. (2026) Upcycling of polyvinyl chloride into polyalphaolefin lubricants. Nature 656, 376–383.

#เศรษฐกิจหมุนเวียน #เคมี #พอลิเมอร์

ถ้าให้เดาว่าอะไรทำร้ายสีเคลือบกันการกัดกร่อนมากกว่ากัน ระหว่างแช่ในน้ำเกลือหลายชั่วโมง กับโดนหยดน้ำหยดใส่เป็นครั้ง ๆ คนส...
28/09/2026

ถ้าให้เดาว่าอะไรทำร้ายสีเคลือบกันการกัดกร่อนมากกว่ากัน ระหว่างแช่ในน้ำเกลือหลายชั่วโมง กับโดนหยดน้ำหยดใส่เป็นครั้ง ๆ คนส่วนใหญ่คงตอบข้อแรก

━━━━━━━━━━━━━━━━

ทีมวิจัยจาก Max Planck Institute for Polymer Research วัดแล้วพบว่าที่ความเข้มข้นเกลือเท่ากัน การถูกหยดน้ำที่มีประจุกระแทก ทำให้สีเคลือบเสียหายมากกว่าการแช่อยู่ในสารละลายต่อเนื่อง

เหตุผลอยู่ที่คำว่า "มีประจุ"

หยดน้ำที่เคลื่อนที่บนผิวฉนวนจะมีประจุไฟฟ้าขึ้นมาเอง ไม่ว่าจะเป็นใบไม้ ปีกแมลง ผนังอาคาร กระจกหน้าต่าง หรือพลาสติก ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการเกิดไฟฟ้าจากการสัมผัสหรือการไถล และผู้วิจัยระบุว่าศักย์ไฟฟ้าของหยดน้ำที่มีประจุแบบนี้เกินหนึ่งกิโลโวลต์ได้

ทีมถ่ายภาพด้วยกล้องความเร็วสูงแล้วเห็นความต่างชัดเจน หยดน้ำที่เป็นกลางทางไฟฟ้าไม่เปลี่ยนรูปเลยก่อนแตะผิว แต่หยดที่มีประจุจะมีก้นยืดออกเป็นรูปกรวยก่อนสัมผัส ซึ่งผู้วิจัยเทียบว่าคล้ายกับกรวยเทย์เลอร์ในกระบวนการพ่นละอองด้วยไฟฟ้า

พอวัดประจุก็เห็นว่ามันหายไปไหน หยดที่ไถลลงมา 4 เซนติเมตรบนผิวควอตซ์เคลือบสารฟลูออรีนมีประจุ 2.0 นาโนคูลอมบ์ พอกระทบแผ่นทองแดงเคลือบเทฟลอน ประจุ 1.8 นาโนคูลอมบ์ถ่ายเข้าไปในทองแดง และเมื่อหยดกลิ้งพ้นออกไปแล้ว เหลือประจุติดอยู่เพียง 0.016 นาโนคูลอมบ์ ผู้วิจัยสรุปว่าการกัดกร่อนของชิ้นงานเกิดจากการปล่อยประจุของหยดน้ำ

กลไกที่ผู้วิจัยเสนอคือการเบรกดาวน์เชิงไดอิเล็กทริกของชั้นเคลือบที่เป็นฉนวน และการคำนวณของทีมชี้ว่าหยดน้ำที่มีประจุระดับนาโนคูลอมบ์ทำให้ชั้นเคลือบฉนวนหนาระดับไมโครเมตรเกิดการเบรกดาวน์ได้เป็นส่วนใหญ่

━━━━━━━━━━━━━━━━
ปรากฎการณ์มันก็คือ

สีที่ทาไว้ คือกำแพงกันไฟฟ้า
โลหะกลางแจ้งเป็นสนิมง่าย เขาเลยทาสีทับไว้

สีนั้นเป็น ฉนวน แปลว่า ไฟฟ้าเดินผ่านไม่ได้ เหมือนพลาสติกหุ้มสายไฟที่ทำให้เราจับสายไฟได้โดยไม่โดนไฟดูด

แต่ถ้าไฟฟ้าแรงมากพอ มันข้ามกำแพงได้
ตอนหยดน้ำที่มีไฟฟ้าค่อย ๆ เข้าใกล้ผิวโลหะ ยิ่งใกล้ แรงดันไฟฟ้ายิ่งสูงขึ้น

พอสูงเกินระดับหนึ่ง ไฟฟ้าก็กระโดดทะลุสีข้ามไป นักวิทยาศาสตร์เรียกว่า การเบรกดาวน์

ฟ้าผ่าก็เรื่องเดียวกัน — ปกติอากาศไม่นำไฟฟ้า แต่พอเมฆสะสมไฟฟ้ามากพอ มันก็ผ่าลงมาได้

━━━━━━━━━━━━━━━━

ตรงนี้แหละคือจุดที่สีเสียหาย
พอไฟฟ้าวิ่งผ่านอะไร สิ่งนั้นจะร้อนขึ้น เหมือนไส้หลอดไฟที่ร้อนจนสว่าง

ความร้อนตรงนั้นทำให้สีไหม้ไปนิดเดียว เล็กกว่าที่ตาเรามองเห็นเสียอีก นักวิจัยคำนวณว่าหยดเดียวทำเสียหายเล็กกว่าหนึ่งในล้านของเมตร

หยดเดียวไม่เป็นไร — แต่มันไม่หายไปไหน
หยดที่สองมา ไหม้อีกนิด หยดที่ร้อยมา ไหม้อีกนิด

พอครบ สามพันหยด รอยไหม้เล็ก ๆ พวกนั้นรวมกันจนกลายเป็นรู โลหะข้างใต้โผล่ออกมาเจอน้ำ แล้วสนิมก็เริ่มขึ้น

และรูนั้นไม่ได้หยุดอยู่แค่นั้น หยดที่ตกลงมาเรื่อย ๆ ทำให้รอยเสียค่อย ๆ กว้างขึ้น

สิ่งที่งานนี้เพิ่มเข้ามาไม่ใช่ว่าฝนทำให้เกิดสนิม แต่คือกลไกอีกทางหนึ่งที่เคยถูกมองข้าม

อ้างอิง: Ni, Z., Li, X., Ratschow, A.D., Jian, L., Zhou, X., Bista, P., Cortes, D., Glasser, G., Luo, H., Chen, S., Yu, J., Wang, Y., Amann-Winkel, K., Koynov, K., Berger, R., Butt, H.-J. (2026). Spontaneously charged water drops induce corrosion. Nature.

#การกัดกร่อน #สีเคลือบ #วัสดุศาสตร์ #โครงสร้างพื้นฐาน #นวัตกรรม

25/09/2026

ตกนํ้าเมื่อไร จะถ่ายรูปนะ

เครื่องครัวเคลือบกันติด กับเยื่อกันน้ำในอุปกรณ์กลางแจ้ง ของสองอย่างนี้ใช้สารเคมีกลุ่มเดียวกัน และมันคือกลุ่มที่คนเรียกกั...
23/09/2026

เครื่องครัวเคลือบกันติด กับเยื่อกันน้ำในอุปกรณ์กลางแจ้ง ของสองอย่างนี้ใช้สารเคมีกลุ่มเดียวกัน และมันคือกลุ่มที่คนเรียกกันว่า "สารตลอดกาล"

━━━━━━━━━━━━━━━━
ทีมวิจัยจาก Friedrich-Alexander-University Erlangen-Nuremberg และหน่วยงานสาธารณสุขรัฐบาวาเรีย ลองดึงสารกลุ่มนี้ออกจากน้ำด้วยวิธีที่ตรงไปตรงมามาก คือใส่อนุภาคเหล็กออกไซด์ขนาดเล็กระดับนาโนลงไปในน้ำ ให้มันจับสารไว้

แล้วใช้แม่เหล็กดูดอนุภาคทั้งหมดออกมา

หัวใจอยู่ที่ผิวของอนุภาค ทีมจึงเคลือบผิวด้วยสารสามแบบเพื่อเทียบกัน แบบแรกเป็นสายไฮโดรคาร์บอนที่ไม่ชอบน้ำ แบบที่สองมีประจุบวกบวกกับความไม่ชอบน้ำ และแบบที่สามเป็นสายที่มีฟลูออรีน

แบบที่สามคือจุดที่น่าสนใจ เพราะสารเคลือบตัวนั้น ตัวมันเองก็จัดเป็น PFAS ซึ่งเป็นอนุภาคที่เคลือบด้วยสารฟลูออรีนตัวนี้จะไม่เหมาะกับการใช้งานจริง แต่ทีมนักวิจัยเลือกมันมาทดสอบเพราะต้องการรู้ว่าแรงดึงดูดระหว่างฟลูออรีนกับฟลูออรีนช่วยจับ PFAS ได้จริงไหมเท่านั้น

คำตอบคือ ไม่

ผู้วิจัยรายงานว่า ประโยชน์จากแรงฟลูออรีน-ฟลูออรีนน้อยจนแทบไม่มีผล หรือถูกกลบด้วยประจุผิวที่เป็นลบมากกว่าของอนุภาคชนิดนั้น ตัวที่ผู้วิจัยรายงานว่าให้ผลดีเยี่ยมและแทบไม่ขึ้นกับความเป็นกรดด่างของน้ำ กลับเป็นแบบที่มีประจุบวก

แล้วผลตอนเอาไปเจอน้ำจริงล่ะ

ทีมเอาไปทดสอบกับบ่อน้ำดื่มจริงในเยอรมนีที่มีการตรวจวัดเป็นประจำ ในน้ำมี PFAS ปนอยู่สี่ชนิด โดยตัวหลักคือ PFOA ที่ 462.5 นาโนกรัมต่อลิตร หลังบำบัดสองรอบด้วยอนุภาคชนิดประจุบวกรอบละ 5 มิลลิกรัม

PFOA ลดเหลือ 43.1 นาโนกรัมต่อลิตร คิดเป็นการกำจัดได้ถึง 91% ส่วนผลรวมของทั้งสี่ชนิดลดจาก 522.2 เหลือ 68.1 นาโนกรัมต่อลิตร หรือ 87%

ซึ่งต่ำกว่าเกณฑ์ใหม่ของเยอรมนีที่ 100 นาโนกรัมต่อลิตร ที่เริ่มบังคับใช้ตั้งแต่มกราคม 2026

แต่ว่า กระบวนการนี้ยังไม่ได้ผ่านการปรับให้เหมาะที่สุดและยังต้องพัฒนาต่อโดยเจาะจงตามการใช้งานแต่ละแบบ รวมถึงต้องมีแนวคิดการนำอนุภาคกลับมาใช้ซ้ำที่ครอบคลุมกว่านี้

ส่วนการทดลองกับน้ำซักผ้าที่มีเศษ PTFE หลุดจากผ้ากันน้ำ ผู้วิจัยสรุปว่าผลที่ได้ชี้ว่า PTFE ถูกกำจัดออกได้ แม้จะไม่ได้ถูกกำจัดออกอย่างจำเพาะ แต่ระบุว่าวัดประสิทธิภาพเป็นตัวเลขไม่ได้ เพราะไม่รู้ปริมาณตั้งต้นและมีสารคาร์บอนอื่นปนอยู่จนแยกไม่ออก

สิ่งที่งานนี้บอกไม่ใช่ว่าเราแก้ปัญหาสารตลอดกาลได้แล้ว แต่คือทางที่ดูสมเหตุสมผลกลับไม่ใช่ทางที่ได้ผล

อ้างอิง: Voß, J. et al. (2026). The magnetic removal of PFAS from water — from molecules to microplastics. Materials Today, 99, 103471.

#สารตลอดกาล #นาโนเทคโนโลยี #วัสดุศาสตร์ #สิ่งแวดล้อม

รอยร้าวบนพื้นถนน รอยแตกลายงาบนกำแพงตึกเก่าที่เราเห็นกันจนชินตา มาจากคอนกรีต วัสดุที่การผลิตของมันคิดเป็นสัดส่วนถึง 7% ขอ...
21/09/2026

รอยร้าวบนพื้นถนน รอยแตกลายงาบนกำแพงตึกเก่าที่เราเห็นกันจนชินตา มาจากคอนกรีต วัสดุที่การผลิตของมันคิดเป็นสัดส่วนถึง 7% ของการปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ทั่วโลก

━━━━━━━━━━━━━━━━

ทีมที่ University of Exeter ไม่ได้เปลี่ยนสูตรคอนกรีตใหม่ทั้งหมด แต่เปลี่ยนจุดที่เติมกราฟีน (แผ่นคาร์บอนบางระดับอะตอม) ไปไว้ในน้ำที่ใช้ผสมคอนกรีต ที่ความเข้มข้นระดับไม่ถึงหนึ่งกรัมต่อน้ำหนึ่งลิตร ผลที่ได้ไม่ได้เท่ากันตลอด แต่เปลี่ยนไปตามอายุของคอนกรีต

ทีมนี้คือ Dimitar Dimov, Monica Craciun และคณะจาก Centre for Graphene Science ซึ่งตีพิมพ์ผลงานปี 2018 โดยเปลี่ยนจุดที่เติมกราฟีน

วิธีเดิมที่กระจายวัสดุนาโนลงในผงซีเมนต์แห้งนั้น มีต้นทุนสูง ขั้นตอนซับซ้อน ขยายสเกลได้ยาก และอาจทำให้สมบัติเชิงกลของคอนกรีตแย่ลง

วิธีที่ทีมนี้ใช้แก้คือเอาแผ่นกราฟีนไปละลายกระจายในน้ำก่อน แล้วค่อยผสมกับปูนซีเมนต์ตามขั้นตอนปกติ ซึ่งบทความระบุว่าสารลดแรงตึงผิวเป็นตัวที่ทำให้แผ่นกราฟีนที่แยกออกมาแล้วอยู่ตัวและไม่เกาะรวมกันในน้ำ ทีมทดสอบกราฟีน 2 ชนิด แบบที่เคลือบสารช่วยกระจายตัว (FG) กับแบบผงอุตสาหกรรมทั่วไป (IG) ผลออกมาต่างกันชัดเจน

ตัวเลขที่โดดเด่นที่สุดมาจาก IG แต่ต้องอ่านคู่กับวิธีวัดเสมอ เพราะรายงานนี้มีการทดลองสองชุดที่ให้ตัวเลขคนละแบบ

ชุดแรกคือการกวาดหาความเข้มข้นที่ดีที่สุด ซึ่งพบว่า IG 0.7 กรัมต่อลิตร ทำให้ความแข็งแรงต่อแรงกด (แบบที่คอนกรีตรับน้ำหนักตึก) ในช่วงต้นเพิ่มขึ้นถึง 146%

อีกชุดคือการติดตามคอนกรีตตามอายุ ซึ่งเปเปอร์ไม่ได้ระบุความเข้มข้นไว้ ชุดนี้ IG แข็งแรงกว่าคอนกรีตมาตรฐาน 14.3% ที่ 7 วัน แล้วเพิ่มเป็นราว 26% ที่ 28 วัน

สองชุดนี้จึงเอามาต่อกันเป็นเส้นเดียวไม่ได้ ส่วนความแข็งแรงต่อแรงดัด (แบบที่คอนกรีตงอตัวไม่หัก) ที่ความเข้มข้น IG 0.6 กรัมต่อลิตร เพิ่มขึ้น 18.6% ที่ 7 วัน แล้วขึ้นไปเป็น 79% ที่ 28 วัน

แถมยังกันน้ำซึมได้ดีขึ้นเกือบ 400% เทียบกับคอนกรีตสูตรเดิม (ตัวเลขนี้มาจาก IG ที่ความเข้มข้น 0.8 กรัมต่อลิตร ซึ่งเป็นคนละความเข้มข้นกับที่ให้ความแข็งแรงสูงสุด และงานนี้ทดสอบการซึมน้ำกับ IG เท่านั้น ไม่ได้เทียบกับ FG)

ทีมประเมินว่าความแข็งแรงที่เพิ่มขึ้นขนาดนี้ อาจลดปริมาณปูนซีเมนต์ที่ต้องใช้ลงได้ถึง 50% โดยยังได้ความแข็งแรงเท่าเดิม ซึ่งจะลดการปล่อยคาร์บอนจากการผลิตปูนซีเมนต์ได้ราว 446 กิโลกรัมต่อคอนกรีตหนึ่งตัน (ตัวเลขนี้เป็นการคำนวณของทีมวิจัย ไม่ใช่ผลวัดจริงจากการก่อสร้าง)

อ้างอิง: Dimov, D., Amit, I., Gorrie, O., Barnes, M.D., Townsend, N.J., Neves, A.I.S., Withers, F., Russo, S., Craciun, M.F. (2018). Ultrahigh Performance Nanoengineered Graphene-Concrete Composites for Multifunctional Applications. Advanced Functional Materials, 28(23), 1705183.

#วัสดุศาสตร์ #กราฟีน #นวัตกรรมก่อสร้าง

18/09/2026

มันมีทั้งหมดกี่แผง

ลองนึกภาพน้ำที่ฆ่าเชื้อได้เองแค่วางตากแดด เมื่อมีผงวัสดุตัวนี้ผสมอยู่━━━━━━━━━━━━━━━━ผู้วิจัยมองไว้ว่า เทคโนโลยีบำบัดน้ำ...
17/09/2026

ลองนึกภาพน้ำที่ฆ่าเชื้อได้เองแค่วางตากแดด เมื่อมีผงวัสดุตัวนี้ผสมอยู่

━━━━━━━━━━━━━━━━

ผู้วิจัยมองไว้ว่า เทคโนโลยีบำบัดน้ำแบบเดิมมีข้อจำกัด ตรงที่กำจัดสารอินทรีย์ตกค้างได้ไม่หมด หรือฆ่าเชื้อแบคทีเรียโดยไม่เกิดผลพลอยได้จากการฆ่าเชื้อที่เป็นอันตรายไม่ได้

ทีมวิจัย Darren D. Sun จาก Nanyang Technological University สิงคโปร์ ลองหาทางฆ่าเชื้อโดยไม่ต้องพึ่งสารเคมีแบบนั้น ด้วยวัสดุผสมสามองค์ประกอบ กราฟีนออกไซด์ (GO) บวก ไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO2) บวกอนุภาคเงิน (Ag) ตีพิมพ์ผลใน Journal of Hazardous Materials (2013)

หัวใจของระบบคือไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO2) เมื่อโดนแสง UV อิเล็กตรอนในโครงสร้างจะถูกกระตุ้นให้หลุดออกมา ทิ้งช่องว่างประจุบวกไว้คู่กัน แล้วทั้งคู่จะไปสร้างอนุมูลอิสระ ซึ่งเป็นตัวที่ทำลายเชื้อ

แต่ปัญหาคืออิเล็กตรอนมักจะวิ่งกลับไปรวมกับช่องว่างเร็วเกินไปก่อนทำงานเสร็จ เหมือนคนวิ่งออกจากบ้านไปทำธุระแล้วเดินกลับเข้าบ้านทันทีโดยยังไม่ทันได้ทำอะไร

ตรงนี้เองที่กราฟีนออกไซด์ (แผ่นคาร์บอนบาง ๆ ที่ผู้วิจัยวัดความหนาได้ราว 1.1 นาโนเมตร) เข้ามาช่วย มันดักอิเล็กตรอนไว้ไม่ให้วิ่งกลับ ส่งต่อให้อนุภาคเงินแทน การรวมตัวกลับจึงช้าลง

อนุภาคเงินเองก็มีฤทธิ์ฆ่าเชื้อในตัวอยู่แล้วด้วย เมื่อรวมกับแสงเลยยิ่งฆ่าเชื้อได้แรงขึ้นไปอีก

ผลที่ได้ ภายใต้แสงแดดจำลองในห้องแล็บ สูตรที่มีอนุภาคเงิน 4.68 เปอร์เซ็นต์ ฆ่าเชื้อ E. coli ได้หมดภายใน 90 นาที วัดจากค่าที่เรียกว่า log reduction (ยิ่งตัวเลขสูง ยิ่งฆ่าเชื้อได้มาก) ได้ถึง 8.24 log เทียบกับสูตรที่ไม่มีเงิน (GO-TiO2) ที่ลดเชื้อได้ 5.1 log ภายใน 120 นาที

การเติมอนุภาคเงินเข้าไปจึงฆ่าเชื้อได้หมดและใช้เวลาน้อยลง (หมายเหตุ ทดสอบเฉพาะแบคทีเรีย E. coli เท่านั้น ไม่ได้ทดสอบไวรัส)

ข้อที่ควรรู้คือ TiO2 เพียว ๆ ถูกกระตุ้นได้ด้วยแสง UV เท่านั้น และผู้วิจัยระบุว่าในแสงอาทิตย์มี UV อยู่ 4 เปอร์เซ็นต์ ส่วนแสงที่ตามองเห็นมีราว 40 เปอร์เซ็นต์ อีกข้อคือปริมาณอนุภาคเงินมีจุดที่เหมาะสม ไม่ใช่ยิ่งเยอะยิ่งดี

อ้างอิง Liu, L., Bai, H., Liu, J., Sun, D.D. (2013). Multifunctional graphene oxide-TiO2-Ag nanocomposites for high performance water disinfection and decontamination under solar irradiation. Journal of Hazardous Materials, 261, 214-223.

#วัสดุศาสตร์ #กราฟีน #นวัตกรรมน้ำสะอาด

ลองนึกภาพเครื่องวัดที่ไวพอจะบอกได้ว่า มีก๊าซแค่หนึ่งโมเลกุลมาเกาะบนผิวมันหรือเปล่า━━━━━━━━━━━━━━━━ไม่มีเซนเซอร์ตัวไหนทำแ...
15/09/2026

ลองนึกภาพเครื่องวัดที่ไวพอจะบอกได้ว่า มีก๊าซแค่หนึ่งโมเลกุลมาเกาะบนผิวมันหรือเปล่า

━━━━━━━━━━━━━━━━

ไม่มีเซนเซอร์ตัวไหนทำแบบนั้นได้มาก่อน งานวิจัยระบุเหตุผลไว้ตรงๆ ว่าประจุไฟฟ้าในตัววัสดุเองสั่นไหวอยู่ตลอดเวลาตามธรรมชาติของความร้อน สัญญาณจากโมเลกุลเดี่ยวจึงเบากว่าสัญญาณรบกวนนี้หลายระดับ คือไม่ใช่แค่หลายเท่า แต่ต่างกันเป็นหลักสิบหลักร้อยเท่าขึ้นไป เหมือนพยายามฟังเสียงกระซิบในห้องที่มีคนคุยกันเสียงดังรอบตัว

ปี 2007 Geim กับ Novoselov (คู่นี้แหละ ต่อมาคว้าโนเบลฟิสิกส์ปี 2010 จากกราฟีน) พบว่ากราฟีนเงียบพอจะได้ยินเสียงกระซิบนั้น

งานวิจัยระบุเหตุผลไว้สี่ข้อ คือ หนึ่งกราฟีนบางแค่อะตอมเดียว จึงสัมผัสก๊าซได้เต็มพื้นผิว นำไฟฟ้าได้ดีมากจนสัญญาณรบกวนจากตัวพาประจุ (เรียกว่า Johnson noise) ต่ำ สองมีตำหนิในเนื้อวัสดุน้อยจึงมีสัญญาณรบกวนความถี่ต่ำน้อยตาม และสามวัดผลได้แบบสี่จุดสัมผัสบนผลึกเดี่ยว โดยจุดสัมผัสไฟฟ้าเป็นแบบโอห์มมิกและสี่ มีความต้านทานต่ำ

รวมกันแล้วกราฟีนจึงเงียบพอจะได้ยินสัญญาณจากอิเล็กตรอนตัวเดียวที่อุณหภูมิห้อง
และปัจจัยข้อที่สี่ เรื่องความต้านทานที่จุดสัมผัสนี่เอง คือจุดที่งานนี้มีเรื่องไม่คาดคิดซ่อนอยู่

กราฟีนชั้นเดียวแบบที่ทีมนี้มีชื่อเสียงจากการแยกออกมาด้วยเทปกาว กลับไม่ใช่สิ่งที่ทีมเลือกใช้ตอนปรับแต่งอุปกรณ์ให้ไวถึงขีดจำกัด อุปกรณ์ชุดนั้นเป็นกราฟีนแบบ 3-5 ชั้น และจุดที่ต่างกันอยู่ที่จุดสัมผัสไฟฟ้า กราฟีน 3-5 ชั้นให้ความต้านทานที่จุดสัมผัสราว 100 โอห์ม ซึ่งต่ำกว่ากราฟีนชั้นเดียวมาก และนั่นคือสิ่งที่ทีมเลือกใช้ตอนปรับอุปกรณ์ให้ไวถึงขีดจำกัด

แล้วความไวขนาดไหน งานวิจัยประเมินขีดจำกัดการตรวจจับไว้ที่ราว 1 ส่วนในพันล้าน (ppb) ซึ่งใกล้เคียงกับเซนเซอร์ก๊าซที่ไวที่สุดในยุคนั้นอย่างเซนเซอร์คาร์บอนนาโนทิวบ์

จุดเด่นจริงของงานนี้ไม่ใช่ตัวเลข ppb ที่สูงกว่าใคร แต่คือการวัดต่อเนื่องราว 100 ชั่วโมงแล้ววิเคราะห์ทางสถิติ จนได้ข้อสรุปว่าได้ยินสัญญาณนั้นจริง ๆ ทีละโมเลกุล โดยข้อมูลชุดนี้ทำกับก๊าซไนโตรเจนไดออกไซด์

การทดลองนี้ทำในแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวดที่ให้สนามแม่เหล็กได้ถึง 12 เทสลา ส่วนผลตรวจจับโมเลกุลเดี่ยวที่แสดงไว้วัดที่ 10 เทสลา ไม่ใช่อุปกรณ์วัดทั่วไป

ห้องที่เคยดังจนไม่ได้ยินอะไรเลย นับจากงานชิ้นนั้นก็เงียบพอจะได้ยินเสียงกระซิบของโมเลกุลเดียว

อ้างอิง: Schedin, F. et al. (2007). Detection of individual gas molecules adsorbed on graphene. Nature Materials, 6(9), 652-655. และ nobelprize.org (รางวัลโนเบลฟิสิกส์ 2010)

#กราฟีน #เซนเซอร์ก๊าซ

เทปกาวใสชิ้นหนึ่ง กลายเป็นจุดเริ่มต้นของงานทดลองที่ได้รางวัลโนเบล━━━━━━━━━━━━━━━━ปลายปี 2002 อังเดร ไกม์ (Andre Geim) อย...
13/09/2026

เทปกาวใสชิ้นหนึ่ง กลายเป็นจุดเริ่มต้นของงานทดลองที่ได้รางวัลโนเบล

━━━━━━━━━━━━━━━━

ปลายปี 2002 อังเดร ไกม์ (Andre Geim) อยากได้แกรไฟต์บางที่สุดเท่าที่จะทำได้ เขาให้นักศึกษาคนหนึ่งชื่อ ดา เจียง (Da Jiang) ลองขัดแท่งแกรไฟต์ด้วยเครื่องขัดแบบพิเศษ

หลายเดือนผ่านไป แท่งแกรไฟต์ทั้งแท่งถูกขัดจนเหลือเศษเล็กๆ ชิ้นเดียว ดาเอามาให้ดู ไกม์ส่องกล้องจุลทรรศน์ดู หนาประมาณ 10 ไมโครเมตร หนาไปหน่อย ไกม์คิดในใจ แล้วให้ลองขัดต่อด้วยน้ำยาขัดที่ละเอียดขึ้น

ระหว่างที่ไกม์กำลังแซวเรื่องขัดภูเขาทั้งลูกเพื่อเอาเม็ดทราย นักวิจัยอาวุโสในแล็บชื่อ โอเล็ก ชคลีอาเรฟสกี (Oleg Shklyarevskii) เดินเข้ามาพร้อมเทปใสที่มีเศษแกรไฟต์ติดอยู่ ที่มาของเทปชิ้นนั้น ไกม์เองก็บอกในภายหลังแค่ว่า โอเล็กหยิบมันมาจากถังขยะ ซึ่งก็ไม่ใช่เรื่องแปลกในแล็บ เพราะการลอกผิวหน้าแกรไฟต์ด้วยเทปกาวให้ได้ผิวใหม่สด เป็นวิธีมาตรฐานของการเตรียมผิวตัวอย่างสำหรับกล้องจุลทรรศน์แบบ STM อยู่แล้ว

จุดเปลี่ยนคือ Polishing was dead, long live Scotch tape! (การขัดตายแล้ว เทปกาวใสจงเจริญ) แค่นั้นเอง โดยเป็นประโยคที่ไกม์ก็เขียนไว้เอง เครื่องขัดที่ใช้มาหลายเดือนถูกพักไว้ เขากับคอสยา โนโวโซลอฟ (Konstantin Novoselov) หันไปเอาเศษแกรไฟต์จากเทปชิ้นนั้นมาทำอุปกรณ์ทดสอบคุณสมบัติทางไฟฟ้าแบบง่ายๆ ด้วยมือบนแผ่นแก้ว

ผลที่ได้ทำให้ไกม์ช็อกจริงๆ กับสิ่งที่เห็น

เพราะสิ่งที่ทำให้งานนี้ต่างจากความพยายามแยกแกรไฟต์บางๆ ก่อนหน้านี้ (ซึ่งมีมาแล้วตั้งแต่ Boehm ปี 1962, Kurz ปี 1990, Gan ปี 2003) ไม่ใช่แค่เห็นแผ่นบาง แต่คือการวัดคุณสมบัติทางไฟฟ้าของมันได้จริง และพบว่าวัสดุหนาระดับอะตอมเดียวนี้ใช้งานเป็นวัสดุอิเล็กทรอนิกส์ได้ จากความผิดหวังตรงหน้ากล้องจุลทรรศน์ สู่รางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 2010

บางทีสิ่งที่เปลี่ยนวงการ ก็ไม่ได้มาจากแผนที่สมบูรณ์แบบ แต่มาจากการยอมรับว่าวิธีเดิมตายแล้ว แล้วลองของใหม่ที่อยู่ตรงหน้า

อ้างอิง: Geim, A.K. (2010). Random Walk to Graphene. Nobel Lecture, Physics 2010.

#แกรฟีน

11/09/2026

จะเอาให้จม ?

ที่อยู่

299 Moo 5, Sukhumvit Road, Tumbon Choeng Noen, Amphur Muang
Rayong
21000

เว็บไซต์

แจ้งเตือน

เป็นคนแรกที่รู้ข่าว: เราจะส่งอีเมลแจ้งเมื่อ IRPC Innovation Center โพสต์ข่าวสารและโปรโมชั่น อีเมลของคุณจะไม่ถูกนำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่น และคุณสามารถยกเลิกการรับข่าวสารได้ทุกเมื่อ

ทางลัด

แชร์

หมวดหมู่