เส้นใยนาโนพลาสติกจากการเหนี่ยวนำด้วยกระแสไฟฟ้าความต่างศักย์สูงทำให้เกิดการจัดเรียงตัวเอง

คัดมาจาก : http://www.ostc.thaiembdc.org/test2012/stnews_May12_9

ที่มา: Sciencedaily 23 เมษายน 2555

ศิลปิน ได้แรงบันดาลใจจากภาพจาก real atomic force micro-scopy (AFM) ที่แสดงเส้นใยซูปราโมเลกุลที่เกิดจากการเหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้าที่ติดอยู่ ระหว่างขั้วไฟฟ้า (electrode) ทองสองขั้วที่มีระยะห่างกัน 100 นาโนเมตร  เส้นใยพลาสติกแต่ละเส้นประกอบด้วยเส้นใยสั้นๆที่สามารถลำเลียงประจุไฟฟ้า ที่มีประสิทธิภาพเช่นเดียวกันกับโลหะ
เครดิต: ภาพจาก M. Maaloum, ICS (CNRS)

          คณะนักวิจัยจาก National Center for Scientific Research (CNRS) ประเทศฝรั่งเศส และ Université de Strasbourg นำโดย Nicolas Giuseppone และ Bernard Doudin ประสบความสำเร็จในการสร้างเส้นใยพลาสติกจากการเหนี่ยวนำ ด้วยกระแสไฟฟ้าความต่างศักย์สูงที่มีความหนาเพียงแต่ไม่กี่ นาโนเมตร  และได้ขอจดสิทธิบัตรสายไฟนาโนโดย CNRS ไว้แล้ว   การจัดเรียงตัวเอง (self-assemble) ของเส้นใยเกิดจากการชักนำ ด้วยประกายไฟ (flash-of-light)  ที่มีราคาไม่แพงและง่ายต่อการ จัดการ โดยจะมีความแตกต่างจากท่อคาร์บอนนาโนตรงที่  เส้นใยนาโนที่ได้เกิดจากการรวมข้อดีของวัสดุสองชนิดที่ใช้     เหนี่ยวนำกระแสไฟฟ้า ได้แก่ โลหะ และพอลิเมอร์อินทรีย์- พลาสติก  สิ่งที่น่าทึ่งของเส้นใยนาโนดังกล่าว คือ มีคุณสมบัติ ทางไฟฟ้าคล้ายคลึงกับโลหะ  นอกจากนี้ยังมีน้ำหนักเบา และมี ความยืดหยุ่นเหมือนกับพลาสติก  ซึ่งถือเป็นหนึ่งในการค้นพบ ที่สำคัญของเครื่องใช้ไฟฟ้าที่มีขนาดเล็กลงสู่ระดับนาโนใน ศตวรรษที่ 21  ในแง่ของขนาดที่เล็กลงสู่ระดับนาโน  งานวิจัยนี้ ได้รับการเผยแพร่เมื่อวันที่ 22 เมษายน 2555 ในเว็บไซด์ของ Nature Chemistry  ขั้นตอนต่อไปก็คือ การสาธิตว่าเส้นใย เหล่านี้สามารถบูรณาการกับเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น หน้าจอที่มีความยืดหยุ่น เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ ฯลฯ ในระดับอุตสาหกรรมได้อย่างไร

          ที่ผ่านมา งานวิจัยที่ได้รับการเผยแพร่ในปี 2553  โดย Guiseppone และคณะได้ประสบความสำเร็จครั้งแรกในการผลิต สายไฟนาโน  จากความสำเร็จในครั้งนั้น พวกเขาได้ดัดแปรทาง เคมีสาร triarylamines ที่เป็นโมเลกุลสังเคราะห์ที่ใช้มาหลาย ศตวรรษในอุตสาหกรรมกระบวนการถ่ายเอกสาร (Xerox® photocopying processes)  และพวกเขาประหลาดใจเป็น อย่างมาก เมื่อได้สังเกตเห็นว่าในแสงและสภาวะที่กล่าวข้างต้น มีจัดเรียงแบบซ้อนทับกันของโมเลกุลที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติทำให้ได้เส้นใย ที่มีขนาดเล็ก  สายไฟเหล่านี้มีความยาวประมาณ 200-300 นาโนเมตร (1 นาโนเมตรเท่ากับ 1 ในพันล้านเมตร) ที่เกิดจากการเรียงตัวกันหลายพันโมเลกุล เรียกว่า “supramolecular”
 
          ต่อมาได้มีการทำงานร่วมกับทีมงานของ Doudin หลังจากที่คณะนักวิจัยได้ศึกษาคุณสมบัติทางไฟฟ้าของเส้นใย นาโนเหล่านี้โดยละเอียด  คณะนักวิจัยได้วางโมเลกุลต่างๆ ให้อยู่ระหว่างและสัมผัสกับขั้วไฟฟ้าสองขั้วที่ทำมาจากทองที่วางห่างกัน 100 นาโนเมตร  จากนั้นคณะนักวิจัยจึงปล่อยกระแส ไฟฟ้าเพื่อทำให้เกิดสนามไฟฟ้าระหว่างขั้วไฟฟ้าทั้งสอง
 
          สิ่งสำคัญลำดับแรกจากการค้นพบครั้งนี้คือ เมื่อมีการ เหนี่ยวนำด้วยประกายไฟ จะเกิดการจัดเรียงตัวกันเป็นเส้นใย ระหว่างขั้วไฟฟ้าทั้งสอง  และสิ่งที่สร้างความประหลาดใจ อีกอย่างหนึ่งก็คือ ลักษณะโครงสร้างที่เบาและยืดหยุ่นได้เหมือน พลาสติก  และมีความหนาแน่นของขนส่งกระแสไฟฟ้ามากกกว่า 2 ล้านแอมแปร์ต่อตารางเซนติเมตร ซึ่งเทียบได้กับลวดทองแดง  นอกจากนี้เส้นใยเหล่านี้ยังมีค่าความต้านทานบริเวณผิวสัมผัสต่ำกับโลหะ ซึ่งมีค่าต่ำกว่า 1,000 เท่าของพอลิเมอร์อินทรีย์ที่ดีที่สุด
 
          คณะนักวิจัยหวังว่าการแสดงตัวอย่างเส้นใย ของพวกเขา สามารถนำไปใช้ในอุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดจิ๋ว ตัวอย่างเช่น หน้าจอที่มีความยืดหยุ่น  เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์ วิทยุทรานซิสเตอร์ และวงจรไฟฟ้านาโนที่พิมพ์ได้ ฯลฯ

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s