สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ / เล่มที่ ๓๒ / เรื่องที่ ๘ นาโนเทคโนโลยี / บทนำ

เมื่อมีการปฏิวัติแนวคิด และเทคนิคทางด้านวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี ในปลายคริสต์ศตวรรษที่ ๒๐ นาโนเทคโนโลยี (nanotechnology) จึงได้ถือกำเนิดขึ้นมา และได้รับการพัฒนาอย่างจริงจังในทศวรรษที่ผ่านมา ต่อเนื่องมาจนถึงทศวรรษนี้ เป็นที่คาดหวังว่า คงจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งยิ่งใหญ่ เกี่ยวกับกระบวนการผลิต และการบริโภคในด้านต่างๆ คำว่า นาโน (nano) มีรากศัพท์มาจากคำในภาษากรีกว่า "nanos" และในภาษาละตินว่า "nanus" แปลว่า "แคระ" หรือ "จิ๋ว" ส่วนคำว่า เทคโนโลยี (technology) หมายถึง วิทยาการที่นำเอาความรู้ทางวิทยาศาสตร์ มาใช้ให้เกิดประโยชน์ ในทางปฏิบัติ และอุตสาหกรรม ดังนั้น คำว่า นาโนเทคโนโลยี ตามรูปศัพท์จึงหมายถึง วิทยาการที่นำเอาความรู้เกี่ยวกับเรื่อง หรือสิ่งเล็กจิ๋ว มาใช้ประโยชน์ในทางปฏิบัติ หรืออุตสาหกรรม ระยะเวลาที่ผ่านมา เราคุ้นเคยกับคำว่า ไมโคร ซึ่งนำมาใช้เป็นคำนำหน้าหน่วยแสดงปริมาณ โดยมีค่าเป็นตัวเลขเท่ากับ ๑๐-๖ ในระยะเวลาต่อไป เราจะต้องทำความคุ้นเคยกับคำ นาโน ซึ่งเป็นคำนำหน้าหน่วย แสดงปริมาณ ๑๐-๙  หรือ ๑/๑,๐๐๐,๐๐๐,๐๐๐ ตัวอย่างเช่น เมื่อนำมาใช้นำหน้าหน่วยวัด จาก "เมตร" เป็น "นาโนเมตร" ย่อมหมายถึง ปริมาณในระดับเพียงหนึ่งพันล้านส่วน ของเมตร หรือ ๑๐-๙ เมตร เท่านั้น สำหรับการศึกษาในระดับนาโน มักจะใช้ขนาดในช่วงตั้งแต่ ๑ - ๑๐๐ นาโนเมตร ตัวอย่างต่อไปนี้ อาจทำให้เห็นภาพความเล็ก ของขนาดนาโนเมตร คือ เล็บมือของเรายาวขึ้น ๑ นาโนเมตรใน ๑ วินาที (๑ วัน มี ๘๖,๔๐๐ วินาที) เส้นผมของเราแต่ละเส้นมีขนาดความหนาประมาณ ๑๐๐,๐๐๐ นาโนเมตร เส้นผ่าศูนย์กลางของสารพันธุกรรม ดีเอ็นเอ มีขนาด ๒ - ๕ นาโนเมตร อะตอมของธาตุ เช่น ออกซิเจน ไฮโดรเจน มีขนาดประมาณ ๐.๑ นาโนเมตร  นาโนเทคโนโลยีมีความเกี่ยวข้องกับศาสตร์ที่เรียกว่า ศาสตร์นาโน (nanoscience) อย่างใกล้ชิด ศาสตร์นาโนเป็นความรู้เชิงบูรณาการที่ศึกษาเกี่ยวกับ สมบัติของระบบ ในขนาดประมาณ ๑ - ๑๐๐ นาโนเมตร ครอบคลุมหลักของศาสตร์ต่างๆ ทั้งทางด้านกายภาพและชีวภาพ ซึ่งเทคนิคการวิเคราะห์ และสังเคราะห์ ที่เน้นในด้านการจัดการ เกี่ยวกับอะตอมและโมเลกุล เช่น การจัดเรียงตัว การเคลื่อนย้ายตำแหน่ง การเกิดปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน ของอะตอม และโมเลกุลเหล่านั้น ดังแสดงในตัวอย่างต่อไปนี้ ๑. การควบคุมการจัดเรียงตัว และเคลื่อนย้ายอะตอมและโมเลกุล ในกระบวนการสร้างหรือสังเคราะห์หุ่นยนต์ขนาดเล็กจิ๋วมาก เพื่อนำยาเข้าไปไว้ในร่างกาย เฉพาะในตำแหน่ง ที่เกิดเซลล์มะเร็ง หรือเนื้อร้าย ในปริมาณยาที่เหมาะสม และในช่วงเวลาที่กำหนด เพื่อให้เกิดประสิทธิผลสูงสุด ในการรักษา ๒. การจัดเรียงตัวของอะตอมในแผ่นซีดี สำหรับเก็บข้อมูลให้อยู่กันอย่างเป็นระบบ ที่มีประสิทธิภาพ และมีเสถียรภาพมากขึ้นตามหลักการของศาสตร์นาโน ช่วยให้สามารถเก็บข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยใช้เนื้อที่บนแผ่นซีดี ให้เกิดประโยชน์สูงสุด ดังนั้น ข้อมูลของหนังสือทั้งหมดในห้องสมุดขนาดใหญ่ อาจสามารถบรรจุลงในแผ่นซีดีเพียงแผ่นเดียวเท่านั้น โดยใช้วิธีการของนาโนเทคโนโลยี ทั้ง ๒ ตัวอย่างดังกล่าวข้างต้นนั้น เป็นเพียงส่วนน้อย ของผลิตภัณฑ์นาโนเทคโนโลยีที่กำลังแข่งขันกันพัฒนา นอกจากนี้ ปัจจุบัน ความสำเร็จในเชิงพาณิชย์ ที่เกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยีที่โดดเด่น ได้แก่ เทคโนโลยีที่เกี่ยวกับสิ่งทอ และเทคโนโลยีชีวภาพ