วิทยุนาโน

วิทยุนาโน...จิ๋วแต่แจ๋ว
ดร. อดิสร เตือนตรานนท์
ผู้อำนวยการหน่วยปฏิบัติการวิจัยนาโนอิเล็กทรอนิกส์และเครื่องกลจุลภาค
ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (NECTEC)
กรุงเทพธุรกิจ 2008 June, 06

ถ้าคุณมี ipod นาโนและคิดว่ามันเล็กแล้ว คุณกำลังคิดผิดเสียแล้ว เพราะในอนาคตเครื่องเล่น MP3 หรือวิทยุจะเล็กจิ๋วจนแทบมองไม่เห็น นักวิทยาศาสตร์ได้คิดค้นเครื่องรับส่งวิทยุที่เล็กระดับนาโนได้แล้ว โดยมันประกอบขึ้นด้วยท่อคาร์บอนนาโนเพียงเส้นเดียว (ท่อคาร์บอนนาโนเป็นท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางระดับไม่กี่นาโนเมตรหรือหนึ่งในพันล้านของเมตร ประกอบขึ้นจากอะตอมของธาตุคาร์บอนบริสุทธิ์เรียงตัวอย่างเป็นระเบียบ)
ฝันของนักเล่นวิทยุตั้งแต่ไหนแต่ไรก็คือ การย่อขนาดของเครื่องรับส่งสัญญาณวิทยุให้มีขนาดเล็กที่สุด ตั้งแต่การคิดค้นวิทยุทรานซิสเตอร์ขนาดเล็กพกพาได้โดยบริษัท RCA ของสหรัฐอเมริกาเมื่อปี ค.ศ. 1955 เป็นต้นมา จนกระทั่งปัจจุบันที่เราสามารถสร้างเครื่องรับและส่งสัญญาณวิทยุผ่านอากาศได้เล็กขนาดกลายเป็นชิพ ที่เราเรียกว่า RF-ID (Radio Frequency Identification Device) เพื่อใช้ในสมาร์ทการ์ดหรือบัตรรถไฟฟ้าที่ทุกท่านคุ้นเคย สามารถแตะแล้วเดินผ่านได้เลย แต่เทคโนโลยีนี้ได้ล้ำหน้าไปอีกขั้น เมื่อนักวิทยาศาสตร์สามารถคิดค้นวิธีการใหม่ในการรับส่งสัญญาณวิทยุด้วยท่อคาร์บอนนาโนเพียงเส้นเดียว โดยอาศัยการสั่นของท่อคาร์บอนนาโนซึ่งเป็นทั้งตัวรับและส่งสัญญาณวิทยุ เมื่อท่อคาร์บอนนาโนสั่นเป็นจังหวะ หลักการทำงานคือ ท่อคาร์บอนนาโนซึ่งมีปลายด้านหนึ่งถูกยึดติดกับขั้วโลหะ (ซึ่งเรียกว่าขั้วอิเล็กโตรด) และต่ออยู่กับแบตเตอรี่ และที่ปลายอีกด้านหนึ่งของท่อคาร์บอนนาโนนั้นก็จ่ออยู่กับขั้วอิเล็กโตรดอีกขั้วหนึ่งแต่มีระยะห่างเล็กน้อย เมื่อเราปล่อยศักย์ไฟฟ้าจากแบตเตอรี่ไประหว่างขั้วทั้งสอง อิเล็กตรอนจะไหลจากแบตเตอรี่ไปยังขั้วอิเล็กโตรดและไปตามท่อคาร์บอนนาโน และเมื่ออิเล็กตรอนวิ่งไปถึงปลายท่อจะกระโดดข้ามช่องเล็กๆ ไปยังขั้วอิเล็กโตรดอีกขั้วหนึ่ง เมื่อมีสัญญาณวิทยุ ท่อคาร์บอนนาโนก็จะสั่นตามสัญญาณวิทยุซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic wave) ที่ได้รับ ทำให้ปลายของท่อสั่นตามไปด้วยจึงทำให้ระยะห่างจากขั้วอิเล็กโตรดเปลี่ยนไป จึงมีผลทำให้จำนวนอิเล็กตรอนที่กระโดดข้ามเปลี่ยนไป (เมื่อระยะห่างมาก จำนวนอิเล็กตรอนที่สามารถกระโดดข้ามก็จะน้อยลง) ดังนั้นจึงทำให้เกิดสัญญาณทางไฟฟ้าขึ้นตามสัญญาณวิทยุที่ได้รับ อาจจะเรียกได้ว่า ท่อคาร์บอนนาโนทำหน้าที่คล้ายกับเครื่องรับวิทยุนั่นเอง และในทางกลับกันถ้าเราจะส่งสัญญาณวิทยุก็สามารถทำได้เช่นกันโดยใส่สัญญาณไฟฟ้าเพื่อให้ท่อคาร์บอนนาโนสั่นเกิดเป็นสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าหรือสัญญาณวิทยุนั่นเอง การคิดค้นนี้ได้รับการจัดให้เป็นหนึ่งในสิบเทคโนโลยีเกิดใหม่ (Emerging Technology) ประจำปีล่าสุดนี้ (2008) โดยนิตยสาร Technology Review ของ สถาบัน MIT เนื่องจากเทคโนโลยีนี้คาดว่าจะทำให้การรับส่งสัญญาณวิทยุเล็กลงและง่ายขึ้น ถ้าเรานำไปติดกับเซ็นเซอร์จิ๋วที่สามารถวัดปริมาณกลูโคสในกระแสเลือดของผู้ป่วยเบาหวาน ก็จะทำให้เราสามารถสร้างยาแคปซูลอัจฉริยะ (Smart Pill) ได้ โดยเมื่อเราฉีดยานี้เข้าไป มันจะอยู่ในกระแสเลือดเป็นเวลานาน ยาอัจฉริยะนี้จะวัดระดับกลูโคสเมื่อพบว่า มีระดับสูงเกินไปก็จะปล่อยอินซูลินออกมาในปริมาณที่พอเหมาะเพื่อลดระดับน้ำตาลในเลือดได้ ทำให้ผู้ป่วยไม่จำเป็นต้องเจาะเลือดวัดหรือฉีดอินซูลินทุกวัน นอกจากนี้ยังทำให้โทรศัพท์มือถือมีขนาดเล็กลงกว่าเดิม ขนาดที่เล็กลงทำให้การกินไฟจากแบตเตอรี่ก็น้อยลงตามไปด้วย ทำให้ใช้คุยได้นานขึ้น อุปกรณ์ Bluetooth ที่ทุกคนจำเป็นต้องใช้ขณะขับขี่ยานพาหนะ (มิฉะนั้นจะโดนจับตามกฏหมายที่เพิ่งประกาศใช้) ก็จะเล็กลงและไม่ต้องชาร์ตบ่อยๆ ให้รำคาญใจ เทคโนโลยีแจ๋วๆ แบบนี้ต้องยกนิ้วให้ครับ

>http://www.nectec.or.th/mems/news/up_detail.php?id=52