เนคเทคเปิดตัว "ชิปขยายสัญญาณรามานตรวจสารเคมี" จากเทคนิคเคลือบฟิล์มบางโครงสร้างนาโนขั้นสูง "แสดงผลไว-ใช้ตัวอย่างน้อย-ความแม่นยำสูง แถมราคาถูก" ช่วยงานตรวจระเบิด จับยาเสพติด พิสูจน์ลายเซ็นต์เอกสารแม่นยำ ต่างชาติยกเป็นชิปตรวจเคมีคุณภาพดีที่สุดในโลก
ดร.ศรัณย์ สัมฤทธิ์เดชขจร ผู้อำนวยการศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) กล่าวว่า แม้ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีทั่วโลก จะทำให้การตรวจจับสารเคมีทำได้ง่ายยิ่งขึ้น ทว่าการตรวจจับสารเคมีด้วยเทคนิคปกติเช่น การตรวจวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการด้วยสารเคมีก็ยังคงทำได้ช้า ใช้กระบวนการมาก และยังมีสารเคมีเหลือทิ้งซึ่งเป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม
ดร.ศรัณย์ เผยว่า ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา นักวิจัย นักนิติวิทยาศาสตร์ หรือตำรวจจึงเลือกใช้การยิงเลเซอร์เพื่อดูการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณรามาน ที่ค้นพบโดยนักวิจัยสัญชาติอินเดียเจ้าของรางวัลโนเบล เพื่อดูการเปลี่ยนแปลงของโมเลกุลเมื่อถูกรบกวน ว่ามีค่าความถี่เปลี่ยนแปลงไปอย่างไร ซึ่งการเปลี่ยนแปลงความถี่ของสารแต่ละชนิดจะมีค่าเฉพาะตัวที่เครื่องตรวจวัดสัญญาณรามานสามารถตรวจจับและระบุชนิดได้ ภายใต้ ภายใต้ข้อจำกัดว่าปริมาณสารเคมีชนืดนั้นๆ ต้องมีปริมาณมากเพียงพอ
"แต่ในความเป็นจริงตัวอย่างอาจไม่ได้มีมาก นักวิจัยเราจึงคิดต่อว่าจะมีเทคโนโลยีอะไรบ้างไหมที่จะตรวจจับสารเคมีได้แม้มีปริมาณน้อยๆ เมื่อ 5 ปีก่อนจึงเกิดเป็นโครงการพัฒนาชิปขยายสัญญาณรามาน (NECTEC SERS Chips) ขึ้นเพื่อดำเนินการวิจัยและพัฒนาเทคนิคการเคลือบฟิล์มขั้นสูงชนิดพิเศษ โดยห้องปฏิบัติการวิจัยเทคโนโลยีฟิล์มบางเชิงแสง (Optical Thin-Film Technology Laboratory) ของเนคเทคที่มีความเชี่ยวชาญด้านการเคลือบฟิล์มสำหรับโครงสร้างนาโนเป็นพิเศษ" ดร.ศรัณย์ กล่าวถึงความเป็นมา
ดร.นพดล นันทวงศ์ นักวิจัยห้องปฏิบัติการวิจัยเทคโนโลยีฟิล์มบางเชิงแสง เนคเทค สวทช. กล่าวว่า ชิปแบบใหม่ช่วยให้การตรวจจับสัญญาณรามานดีขึ้นกว่าเดิมอย่างสิ้นเชิง เพราะวิธีเดิมที่เป็นการหยดของเหลวที่ได้จากการผสมตัวอย่างลงไปบนเครื่องวัดสัญญาณรามาน จะทำให้ขยายสัญญาณรามานได้เพียง 1 เท่า ในขณะที่ชิปขยายสัญญาณแบบใหม่จะทำให้เครื่องวัดสัญญาณจับสัญญาณได้ถึงล้านเท่า เนื่องจากแผ่นชิปขนาดประมาณ 2x2 มิลลิเมตรที่พัฒนาขึ้นใหม่ มีพื้นผิวขรุขระระดับนาโนที่จะช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวการสัมผัสกับตัวอย่างได้ละเอียดยิ่งกว่า ซึ่งจะช่วยให้เครื่องตรวจวัดสัญญาณรามานวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงความถี่ของสารตัวอย่างได้ดีขึ้น
ส่งผลให้ชิปขยายสัญญาณรามานมีความแม่นยำสูง 100% สามารถตรวจวัดและระบุชนิดสารเคมีได้อย่างรวดเร็วประมาณ 1-2 นาที โดยไม่ต้องใช้สารเคมีตั้งต้นในปริมาณมาก เมื่อเทียบกับการตรวจวิธีเดิมที่นอกจากจะต้องใช้สารเคมีตั้งต้นในปริมาณมาก ยังต้องใช้เวลาทดสอบในห้องปฏิบัติการนานนับวัน และยังมีความผิดพลาดค่อนข้างสูงเพราะเครื่องมือตรวจวัดภาคสนามแบบเดิมจะใช้วิธีสังเกตการเปลี่ยนของแถบสีที่อาจผิดพลาดได้ถ้ามีสารอื่นเจือปน
ครั้งพัฒนาเสร็จใหม่ๆ ดร.นพดล เผยว่าในช่วงแรกได้มีความร่วมมือกับกรมวิชาการเกษตรในการนำชิปไปทดลองใช้กับการตรวจวัดสารเคมีในแปลกผัก แต่เมื่อประเมินความเป็นไปได้แล้วไม่คุ้มทุน จึงหันมาพัฒนาชิปเพื่องานด้านความมั่นคงแทน สำหรับเป็นอุปกรณ์ตรวจวัดสารเสพติด หรือวัตถุระเบิด ซึ่งเป็นงานที่ทหาร สำนักงานตำรวจแห่งชาติ โดยงานทางนิติวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องใช้อยู่แล้วแทน
ทำให้ในปัจจุบันชิปขยายสัญญาณรามานถูกนำไปใช้กับ 3 งานหลักได้แก่ การตรวจพิสูจน์ชนิดยา ว่าเป็นยาชนิดอะไร ใช่ยาเสพติดหรือไม่, การพิสูจน์สารระเบิด ที่ตรวจร่องรอยสารได้ แม้มีเหลือแค่ร่อยรอยปริมาณน้อย และการตรวจพิสูจน์สารหมึกปากกา ว่าเป็นการปลอมแปลงเอกสาร เป็นหมึกปากกาคนละด้ามหรือไม่ เพียงแค่เก็บร่องรอยตัวอย่างสารเคมีด้วยทิชชู่หรือสำลี แล้วนำมาผสมกับน้ำหรืออะซิเตดตามลักษณะสารเคมี แล้วแตะลงไปบนชิป ก่อนจะนำไปส่องที่เครื่องเลเซอร์วัดสัญญาณรามานให้เครื่องอ่านผล
"เหตุที่เราทำแต่ชิปไม่ได้ทำเครื่องวัดสัญญาณด้วย เป็นเพราะในตลาดโลกมีผู้ผลิตเครื่องวัดสัญญาณรามานเป็นจำนวนมาก เป็นเทรนด์โลกที่กำลังก้าวหน้า ในขณะที่มีคนทำชิปน้อยประมาณ 4-5 รายในตลาด การต่อยอดชิปเพื่อเกาะกระแสความก้าวหน้าของโลกแห่งสารกึ่งตัวนำ จึงมีความเป็นไปได้มากกว่าและที่สำคัญคือไม่ต้องสร้างตลาดเอง โดยมองตลาดโลกเป็นหลัก ต่างชาติโดยเฉพาะบริษัทผู้ผลิตเครื่องวัดสัญญาณที่เห็นชิปของเรา เขาสนใจมากเพราะเมื่อนำไปใช้กับเครื่องของเขามันได้ประสิทธิภาพดีเหมือนซื้อเครื่องใหม่ จึงมีแนวโน้มว่าเขาจะสั่งไปขายพร้อมกันกับเครื่อง เพราะเขามั่นใจว่าชิปของเราดีที่สุดและยังมีราคาถูกโดยเราขายชุดละ 1 พันบาท แต่ชิปของต่างประเทศมีราคาชุดละ 2 พันบาท" ดร.นพดล กล่าวแก่ทีมข่าวผู้จัดการวิทยาศาสตร์
ส่วนแนวทางการพัฒนาในอนาคต ดร.นพดล เผยว่า จะมุ่งไปที่การเพิ่มกำลังการผลิต เพราะเครื่องเคลือบฟิล์มที่ใช้ในห้องปฏิบัติการมีขนาดเล็ก ทำให้มีกำลังการผลิตชิปแค่ 300 ชุดต่อเดือนเท่านั้น ทั้งที่มีผู้ประกอบการจากสหรัฐฯ เสนอซื้อถึงเดือนละ 1 พันชุด นอกจากนี้จะดำเนินการเสนอขอทำมาตรฐานซึ่งถือเป็นสิ่งใหม่สำหรับวงการผลิตชิปในประเทศไทย เพื่อสร้างความมั่นใจให้แก่ผู้ซื้อ พร้อมกันนี้ยังมีมาตรการผลักดันเทคโนโลยีเข้าสู่ภาคอุตสาหกรรม ด้วยการเตรียมบรรจุชิปขยายสัญญาณรามานเข้าสู่บัญชีนวัตกรรมไทย เพื่อกระตุ้นให้ภาคเอกชนเข้ามาซื้อสิทธิ์และร่วมวิจัย อันจะเป็นการขยายโอกาสการจัดซื้อจัดจ้างสำหรับนำไปใช้งานในหน่วยงานต่างๆ ของรัฐบาลด้วย
