นาโนเทคโนโลยี :: ทำความรู้จักกับนาโนเทคโนโลยี

นาโนเทคโนโลยี

หน่วยที่ 2: ทำความรู้จักกับนาโนเทคโนโลยี

เทคโนโลยีการผลิตระดับนาโน (2)

เป็นการสร้างสิ่งของที่มีขนาดเล็กจากสิ่งของที่มีขนาดใหญ่กว่า โดยกระบวนการตัด แบ่ง แยก กัดกร่อน ย่อยลงไปเรื่อยๆ จนกระทั่งได้โครงสร้างวัตถุที่มีขนาดอยู่ในระดับนาโนเมตร

วิธีการในการผลิตแบบจากใหญ่ไปเล็กนี้ ตัวอย่างเช่น วิธีการลิโทกราฟีแบบใช้แสง (photolithography) เป็นเทคโนโลยีหลักในการสร้างวงจรไมโครอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบัน โดยเฉพาะการผลิตชิพคอมพิวเตอร์ โดยมีการถ่ายแบบย่อส่วนจากแม่พิมพ์ (หรือที่เรียกว่าหน้ากาก) ด้วยแสงลงบนพื้นผิวที่ต้องการจะสร้างวงจร และนำไปผ่านขั้นตอนทางเคมีต่างๆ ที่ไปกัดก่อนพื้นผิวให้เป็นลวดลายเหมือนแบบที่ถ่ายไว้แล้ว (คล้ายกับการถ่ายภาพแล้วไปอัดรูปลงบนกระดาษ) แต่การสร้างในลักษณะนี้มีข้อจำกัดทางเทคโนโลยี คือ การใช้แสงธรรมดาไม่สามารถให้รายละเอียดคมชัดได้ในระดับนาโน จึงมีการพัฒนาวิธีอื่นๆ ขึ้นมา เช่น การใช้แสงอัลตร้าไวโอเลต (UV) หรือใช้รังสีเอ็กซ์ (x-ray) นอกจากนั้นยังมีการประดิษฐ์เครื่องมือที่ใช้ลำแสงอนุภาคโลหะ มาเป็นเสมือนใบมีดที่ไปสลักสิ่งของให้เป็นรูปร่างระดับนาโนตามต้องการได้

ตัวอย่างง่ายๆ ในชีวิตประจำวันที่สามารถเห็นได้ที่เป็นกระบวนการผลิตตามแนวทางแบบบนลงล่างนี้ อย่างเช่น การแกะสลัก หรือการบดย่อยวัตถุต่างๆ จากที่มีขนาดใหญ่ให้เล็กลง เป็นต้น

เป็นการสร้างสิ่งของที่มีขนาดใหญ่โดยใช้สิ่งของที่มีขนาดเล็กมากระดับอะตอม นำมาดำเนิน การจัดเรียงอะตอมหรือโมเลกุลต่างๆ เข้าเป็นโครงสร้างหรือรูปแบบที่ต้องการอย่างถูกต้องแม่นยำ

วิธีการในการผลิตแบบจากเล็กไปใหญ่นี้ ถ้าเราพิจารณาจากระบบธรรมชาติที่เราอาศัยอยู่นั้น ก็จะพบได้ว่าสิ่งต่างๆ ทางชีวภาพ ล้วนแล้วแต่เกิดการสร้างโดยอาศัยการผลิตแบบจากเล็กไปใหญ่แทบทั้งนั้น อย่างเช่น กรดอะมิโนแต่ละตัวเชื่อมต่อกันแบบพอลิเมอร์จนกระทั่งได้เป็นสายโพลีเปปไทด์หรือโปรตีน ลิพิดสามารถรวมตัวเข้าด้วยกันแล้วจัดระบบเข้าเป็นเยื่อหุ้มเซลล์ 2 ชั้นได้ สายเกลียวแต่ละสายของดีเอ็นเอสามารถรวมตัวกันเป็นเกลียวคู่ได้เอง เป็นต้น

ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีในปัจจุบันทำให้มนุษย์สามารถที่จะควบคุมการผลิตโครงสร้างระดับนาโน โดยวิธีการแบบจากเล็กไปใหญ่ได้แล้วเช่นกัน เช่น การใช้เครื่อง Scanning Probe Microscope (SPM) ในการตรวจสอบลักษณะโครงสร้าง และใช้ในการจัดการเรียงอะตอมทีละตัวให้เป็นโมเลกุลตามที่เราต้องการได้ด้วยเช่นกัน

ในชีวิตประจำวันการสร้างจากเล็กไปใหญ่ที่สามารถเปรียบเทียบให้เห็นได้ ก็คือ การสร้างบ้านจากก้อนอิฐหลายๆ ก้อน หรือการสร้างสิ่งมหัศจรรย์ของโลกอย่างหนึ่ง ซึ่งก็คือการสร้างกำแพงเมืองจีนนั่นเอง