หยิบงานวิจัยใส่อัญมณี จุฬาฯ เปลี่ยนสี “มุก” ด้วยอนุภาคซิลเวอร์นาโน

น่าจะเป็นที่ถูกอกถูกใจบรรดาสาวเล็กสาวใหญ่ที่นิยมชมชอบ "มุก" อัญมณีแห่งชีวิตใต้ทะเล เมื่อนักวิจัยจุฬาฯ พัฒนา "มุกนาโน" สำเร็จ สามารถเปลี่ยนมุกสีขาวนวลหรือสีเงินยวงให้มีสีสันหลากหลายได้ด้วย "อนุภาคซิลเวอร์นาโน" เอาใจสาวๆ และเพิ่มมูลค่าให้ตลาดอัญมณีไทย ทั้งยังใช้ประโยชน์อนุภาคดังกล่าวในอุตสาหกรรมอื่นๆ ได้อีกมากมาย

ทำ "เสื้อนาโน" จนฮิตติดลมบนไปพักใหญ่แล้ว คราวนี้เปลี่ยนมาเป็นวิจัย "มุกนาโน" เอาใจตลาดอัญมณีกันบ้าง โดยการเปลี่ยนสีมุกด้วยอนุภาคนาโนซิลเวอร์จากฝีมือของหน่วยปฏิบัติการวิจัยอุปกรณ์รับรู้ ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ซึ่งได้ รศ.ดร.สนอง เอกสิทธิ์ ตัวแทนจากทีมวิจัยมาเล่ารายละเอียดถึงเรื่อง "วัตถุดิบอนุภาคซิลเวอร์นาโนเพื่อการประยุกต์ใช้ในภาคอุตสาหกรรมของไทย" ให้ฟังเมื่อวันที่ 16 ก.พ. 2551 ผ่านรายการ "ทันโลกวิทยาศาสตร์" ที่ออกอากาศทางสถานีวิทยุจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย เอฟเอ็ม 101.5 เมกะเฮิร์ซ เป็นประจำทุกวันเสาร์เวลา 10.00 น. โดยมี ผศ.มานิต รุจิวโรดม เป็นผู้ดำเนินรายการ

รศ.ดร.สนอง เปิดเผยว่า สินค้าหลายชนิดมีราคาแพงทั้งที่ต้นทุนต่ำ เนื่องจากผู้ผลิตได้ใส่เทคโนโลยีหรือนวัตกรรมใหม่ๆ เข้าไป ทำให้ผลิตภัณฑ์มีมูลค่ามากขึ้น และอุตสาหกรรมในประเทศไทยส่วนใหญ่ก็ยังต้องนำเข้าวัตถุดิบจากต่างประเทศ เป็นผลให้ต้นทุนการผลิตสูง ได้สินค้าราคาแพง และอาจไม่สามารถแข่งขันกับต่างประเทศได้ ทางหน่วยวิจัยจึงคิดหาวิธีพัฒนาวัตถุดิบที่มีคุณภาพสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมภายในประเทศ จนเกิดเป็นงานวิจัยพัฒนาอนุภาคซิลเวอร์นาโน เพื่อลดการนำเข้าจากต่างประเทศ ลดต้นทุนการผลิต เพิ่มมูลค่าให้ผลิตภัณฑ์ และสร้างความเป็นอิสระให้กับอุตสาหกรรมไทยให้พึ่งพาต่างประเทศน้อยที่สุด

ทั้งนี้ ทีมวิจัยก็ประสบความสำเร็จในการพัฒนาอนุภาคซิลเวอร์นาโนสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ แล้ว เช่น อนุภาคขนาด 5-40 นาโนเมตรใช้ในการกำจัดแบคทีเรีย หรืออนุภาคที่เล็กกว่า 5 นาโนเมตร สำหรับใช้กับอุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์ เป็นต้น

"อนุภาคนาโนเป็นอนุภาคที่มีขนาดเล็กมาก และมีอิทธิพลต่อชีวิตเรามากเช่นกัน ซึ่งความท้ายทายอยู่ที่การนำเอาวัสดุเล็กระดับนาโนเมตรที่มีคุณสมบัติพิเศษต่างๆ ทั้งความแข็งแรงทนทาน การนำไฟฟ้า คุณสมบัติเชิงแสง คุณสมบัติเชิงเสียง เป็นต้น มาใช้ให้เกิดประโยชน์และเพิ่มคุณค่าทางเศรษฐกิจได้ อาจจะเป็นทองนาโน หรือเงินนาโน ซึ่งก็คือทองหรือเงินธรรมดา แต่มีขนาดเล็กระดับนาโนเมตร และมีคุณสมบัติพิเศษมากขึ้น" รศ.ดร.สนอง ยกตัวอย่าง

รศ.ดร.สนอง เผยว่า อนุภาคนาโนก่อให้เกิดนาโนเทคโนโลยีที่นักวิทยาศาสตร์นำมาใช้ประโยชน์มากมาย เช่น ใช้อนุภาคซิลเวอร์นาโนในการกำจัดแบคทีเรีย เนื่องจากอนุภาคเหล่านี้จะเกิดปฏิกิริยาหรือปลดปล่อยประจุไฟฟ้าที่จะไปจับกับดีเอ็นเอหรือโปรตีนของแบคทีเรีย ทำให้แบคทีเรียไม่สามารถทำงานได้ และตายในที่สุด ซึ่งมีการนำไปใช้คลือบเส้นใยผ้าเป็นเสื้อนาโน ป้องกันแบคทีเรียและการเกิดกลิ่นอับชื้นได้ ดีกว่าการใช้สารเคมีที่เป็นอันตรายต่อร่างกายและทำลายสิ่งแวดล้อม

อย่างไรก็ดี รศ.ดร.สนอง บอกว่า อนุภาคนาโนเป็นอีกทางเลือกหนึ่ง ซึ่งหากจะใช้ก็ต้องศึกษาให้ดี และเลือกให้ให้ถูกต้อง เพราะอาจไม่ได้มีประโยชน์ไปเสียทุกอย่าง บางอย่างก็อาจเป็นโทษได้ และเมื่อนำไปใช้กับเสื้อผ้าจะไม่ได้ติดอยู่กับเส้นใยตลอดไป เมื่อผ่านการซัก 20 - 30 ครั้ง ก็อาจหลุดออกหมดได้

ผลงานโบแดงของทีมวิจัยคือสามารถพัฒนาเทคโนโลยีให้ผลิตผงอนุภาคซิลเวอร์นาโนสำหรับใช้กับตัวทำละลายต่างๆ สำหรับอุตสาหกรรมพลาสติก และพอลิเมอร์ และอนุภาคซิลเวอร์นาโนแขวนลอยอยู่ในน้ำ (คอลลอยด์) โดยไม่ตกตะกอนสำหรับใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมต่างๆ ที่ต้องการป้องกันแบคทีเรียได้ ทั้งอุตสาหกรรมเครื่องสำอาง, สิ่งทอ, รองเท้า หรือบรรจุภัณฑ์ชนิดต่างๆ

อนุภาคที่ผลิตได้นี้มีความเสถียรสูง มีความเข้มข้นสูงถึง 10,000 ppm (ส่วนในล้านส่วนโดยน้ำหนัก) ซึ่งเทียบได้กับมีอนุภาคนาโนของเงิน 10 % ในน้ำ จากปกติซึ่งจะมีอยู่เพียง 1% เท่านั้น ที่ต้องผลิตให้ได้ความเสถียรสูงเพื่อให้เก็บรักษาได้นานและความเข้มข้นสูงเพื่อให้คุ้มค่าในการขนส่ง แต่สามารถนำไปเจือจางให้ได้ความเข้มข้นที่เหมาะสมได้ ที่สำคัญยังมีราคาถูกกว่าของต่างประเทศถึง 1 ใน 3 และกำลังการผลิตของหน่วยวิจัยสามารถผลิตซิลเวอร์นาโนความเข้มข้น 10,000 ppm ปริมาณ 3 ลิตร ต่อนาที ซึ่งรองรับอุตสาหกรรมในประเทศได้

รศ.ดร.สนอง อธิบายวิธีการผลิตอนุภาคซิลเวอร์นาโนด้วยเทคโนโยลีทางเคมี ซึ่งผลิตได้สูงและต้นทุนต่ำ โดยเริ่มจากวัตถุดิบตั้งต้นคือโลหะเงินบริสุทธิ์ 99.99% จากนั้นทำให้กลายเป็นเกลือของเงินได้เป็นซิลเวอร์ไนเตรต แล้วละลายน้ำเพื่อให้ได้ไอออนของเงินแขวนลอยอยู่ในน้ำ สุดท้ายนำไปผ่านกระบวนการรีดิวซ์ (reduce) เพื่อให้ได้เป็นโลหะเงินดังเดิม แต่มีขนาดเล็กระดับนาโนเมตร ซึ่ง 1 อนุภาคซิลเวอร์นาโนมีอะตอมของโลหะเงินไม่ต่ำกว่า 1 แสนอะตอม ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาค โดยขนาดและรูปร่างที่ต่างกันเป็นผลให้อนุภาคมีคุณสมบัติพิเศษต่างกันไป

"ถ้าอนุภาคซิลเวอร์นาโนขนาดเล็ก 1-5 นาโนเมตร ที่ใช้ทำเหล็กนำไฟฟ้าจากอนุภาคนาโนของเงิน จะมีสีดำและนำไฟฟ้าได้ดี สามารถนำมาเคลือบลงบนพื้นกระดาษ, พลาสติก, กระจก หรือแก้ว แล้วปล่อยให้แห้ง อนุภาคที่เคลือบอยู่จะนำไฟฟ้าได้ ส่วนอนุภาคขนาด 5- 40 นาโนเมตร หากมีรูปร่างทรงกลม จะเห็นเป็นสีเหลืองเมื่อแขวนลอยอยู่ในน้ำ ถ้าเป็นรูปสามเหลี่ยม จะได้คอลลอยด์สีฟ้า แต่หากมีทั้งรูปทรงกลมและสามเหลี่ยมอยู่ด้วยกัน จะไม้คอลลอยด์สีเขียว เป็นต้น ซึ่งเป็นคุณสมบัติเชิงแสงของอะตอมของเงินนาโน" รศ.ดร.สนอง อธิบาย โดยคุณสมบัติการแสดงสีต่างๆ นี้สามารถนำไปใช้เป็นไบโอเซนเซอร์ทดสอบทางการแพทย์ได้ ซึ่งในประเทศไทยก็กำลังวิจัยกันอยู่ แต่ในต่างประเทศสำเร็จกันไปบ้างแล้ว

ล่าสุดทีมวิจัยประยุกต์ใช้อนุภาคซิลเวอร์นาโนในการเปลี่ยนสีมุกธรรมชาติได้ โดยการตรึงอนุภาคซิลเวอร์ลงบนผิวมุก จากมุกสีขาวนวลเหลืองได้เป็นมุกสีทอง เหลืองทอง ชมพู เทา และดำ และในอนาคตทีมวิจัยวางแผนปลูกอนุภาคซิลเวอร์นาโนลงในมุกและเลี้ยงในธรรมชาติให้ได้มุกสีต่างๆ ซึ่ง รศ.ดร.สนอง อธิบายว่า การปลูกอนุภาคนาโนเป็นการฝังอนุภาคลงไปในองค์ประกอบของมุกเลย ทำให้ได้มุกหลากสีสันและคงความแวววาวตามธรรมชาติ ต่างจากการทาสีมุก ซึ่งจะทำให้สูญเสียความแวววาวไป ซึ่งวิธีนี้เพิ่มมูลค่าให้กับอัญมณีได้

นอกจากนี้ ทางหน่วยวิจัยมีการผลิตอนุภาคซิลเวอร์นาโนสำหรับเป็นวัตถุดิบให้อุตสาหกรรมต่างๆ หรือหากภาคเอกชนสนใจจะผลิตเองก็สามารถติดต่อเพื่อขอรับการถ่ายทอดเทคโนโลยีได้เช่นกัน ซึ่ง รศ.ดร.สนอง เผยว่าเทคโนโลยีดังกล่าวไม่ยุ่งยากซับซ้อนอะไรมากมาย และทำได้ไม่ยาก และไม่เพียงเท่านี้ ทีมวิจัย ยังได้ศึกษาการทำอนุภาคคาร์บอนนาโนสำหรับใช้ประโยชน์ในการผลิตไบโอดีเซลหรือกำจัดของเสียในภาคอุตสาหกรรมอีกด้วย

ทั้งนี้ ในวันจันทร์ที่ 18 ก.พ. 2551 จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยจะจัดงานแถลงข่าวเรื่อง "วัตถุดิบอนุภาคซิลเวอร์นาโนเพื่อการประยุกต์ใช้ในภาคอุตสาหกรรมของไทย" เวลา 14.00 - 16.00 น. ณ ห้อง 203 อาคารจามจุรี 4 สำนักงานมหาวิทยาลัย และจะมีการจัดแสดงผลงานตัวอย่างจากการประยุกต์ใช้อนุภาคซิลเวอร์นาโนด้วย