ทีมวิจัยมช.เร่งพัฒนาต้นแบบแก๊สเซนเซอร์โดยพัฒนาโครงสร้างของวัสดุนาโนในรูปแบบใหม่ เพื่อแก้ปัญหาปัจจัยทางเซนเซอร์ให้การตรวจจับแก๊สเชิงการประยุกต์มีประสิทธิภาพและมีความจำเพาะสูง ภายใต้การสนับสนุนของ สกว. และทีมวิจัยชั้นนำทั้งในและต่างประเทศ
ปัจจุบันมีการพัฒนาแก๊สเซนเซอร์ให้ใช้งานได้หลากหลาย เพื่อประโยชน์ทั้งด้านอุตสาหกรรม สังคม สิ่งแวดล้อม การแพทย์ และอื่นๆ ผศ.ดร.ชัยกานต์ เลียวหิรัญ เมธีวิจัย สกว. สังกัดภาควิชาฟิสิกส์และวัสดุศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ และหัวหน้าห้องปฏิบัติการเซนเซอร์เคมี ได้ศึกษาถึงกลไกการทำงานเชิงลึกในส่วนสมบัติของการตรวจจับแก๊สหลายรูปแบบด้วยลักษณะของการเปลี่ยนแปลงสมบัติเชิงไฟฟ้า โดยอาศัยความเชี่ยวชาญพิเศษด้านการคิดค้นวัสดุนาโนโลหะออกไซด์ และระบบการเจือวัสดุด้วยโลหะตัวเร่งปฏิกิริยาหลายชนิด ด้วยกระบวนการสังเคราะห์โดยเทคนิคเฟลมสเปรย์ไพโรลิซิส ซึ่งมีความเร็วสูงมากในการสังเคราะห์วัสดุโครงสร้างระดับนาโนภายในเวลา 10 นาที
ผศ.ดร.ชัยกานต์ ยังพัฒนาวัสดุผสมระดับนาโนชนิดใหม่ที่เน้นรูปแบบการสังเคราะห์ ระบบการวิเคราะห์สมบัติเชิงวัสดุทั้งทางด้านกายภาพและเชิงเคมี เช่น การวิเคราะห์ด้วยเทคนิครังสีเอกซ์ การวิเคราะห์เชิงพื้นผิววัสดุ และการดูดซับแก๊ส การวิเคราะห์สัณฐานวิทยาโครงสร้างวัสดุด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน และการวิเคราะห์สมบัติเชิงแสง ซึ่งนำไปสู่งานวิจัยเชิงการประยุกต์ใช้ ด้วยประสิทธิภาพของแก๊สเซนเซอร์ที่สามารถตรวจจับแก๊สหรือไอทางเคมีได้หลากหลายประเภทกว่า 10 ปี
ผศ.ดร.ชัยกานต์ ได้สร้างงานวิจัยเฉพาะทางที่มีคุณภาพสูงด้านแก๊สเซนเซอร์มาอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้นักวิจัยได้รับรางวัลนักวิจัยรุ่นใหม่ TRF-CHE Scopus Young Researcher Awards สาขาฟิสิกส์ จาก สกว.
“งานวิจัยที่เราได้ทำมาจนถึงปัจจุบัน มีการนำผลงานวิจัยที่มีความโดดเด่นมาต่อยอด ด้วยการพัฒนาเซนเซอร์ที่สามารถการตรวจจับแก๊สได้อย่างจำเพาะภายใต้อุณหภูมิที่เหมาะสมจนถึงอุณหภูมิห้อง โดยแสดงค่าสภาพความไวต่อการตรวจจับแก๊สได้สูงและรวดเร็วมาก ซึ่งมีความน่าสนใจต่อการทำต้นแบบแก๊สเซนเซอร์ที่มีขนาดเล็กลง แต่ยังสามารถแสดงประสิทธิภาพการทำงานได้ดี สู่การใช้ได้จริงในกลุ่มเป้าหมาย เหมาะแก่การต่อยอดเชิงพาณิชย์ ด้วยความร่วมมือด้านงานวิจัยอย่างเข้มแข็งกับศูนย์นาโนอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ สวทช.”
ล่าสุดนักวิจัยและคณะยังได้รับการสนับสนุนทุนวิจัยต่อเนื่องจากฝ่ายวิชาการ สกว. เพื่อทำต้นแบบแก๊สเซนเซอร์โดยพัฒนาโครงสร้างของวัสดุนาโนในรูปแบบโครงสร้างเพอร์รอฟสไกต์เชิงซ้อนเสริมฟังก์ชันด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาที่ถูกสังเคราะห์ด้วยเทคนิคเฟลมสเปรย์ไพโรลิซิสภายในขั้นตอนเดียว ซึ่งถือเป็นจุดเด่นสำคัญในการควบคุมโครงสร้างเชิงวัสดุนาโนที่ถูกสังเคราะห์ด้วยเทคนิคนี้ภายในขั้นตอนเดียว ช่วยลดระยะเวลาในการควบคุมการเกิดโครงสร้างเพอร์รอฟสไกต์เชิงซ้อนได้อย่างรวดเร็วเมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการอื่น โครงสร้างดังกล่าวจะถูกนำไปพัฒนาประสิทธิภาพในการตรวจจับแก๊สเชิงการประยุกต์ เพื่อแก้ไขปัญหาปัจจัยทางเซนเซอร์ เช่น ความเสถียรภาพ การถูกทดสอบซ้ำได้ รวมถึงความคงตัวในการทำงานของเซนเซอร์ให้มีค่าที่สูงมากขึ้นและเชื่อถือได้
ขณะนี้คณะวิจัยได้พัฒนาต้นแบบเซนเซอร์ประหยัดพลังงานและต้นทุนต่ำร่วมกับ สวทช. ที่ได้ประดิษฐ์ชิพเซนเซอร์ขนาดเล็กภายใต้ชื่อ GASSET เพื่อรองรับการทำงานของวัสดุนาโนประสิทธิภาพสูงต่อการตรวจจับแก๊ส ซึ่งถูกสังเคราะห์ได้จากงานวิจัยยังห้องปฏิบัติการเซนเซอร์เคมี เพื่อทดสอบการนำไปใช้ได้จริงในกลุ่มเป้าหมาย โดยพัฒนาต้นแบบไฮโดรเจนซัลไฟล์แก๊สเซนเซอร์ เอทานอลแก๊สเซนเซอร์ ด้วยวัสดุเซนเซอร์เชิงซ้อนฐานดีบุกออกไซด์ที่ถูกเสริมด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาชั้นดีอย่างจำเพาะ อีกทั้งยังพัฒนาแก๊สเซนเซอร์ฐานโครงสร้างเพอร์รอฟสไกต์เชิงซ้อนอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้ได้เซนเซอร์ที่มีประสิทธิภาพและมีความจำเพาะสูงต่อไป
“ด้วยการสนับสนุนทุนทำวิจัยจาก สกว. ส่งผลให้เกิดผลงานวิจัยที่มีคุณภาพ เกิดการพัฒนาองค์ความรู้เชิงบูรณาการแขนงใหม่ นอกจากนี้นักวิจัยยังได้สร้างความร่วมมืองานวิจัยด้านแก๊สเซนเซอร์กับมหาวิทยาลัยต่างประเทศที่มีชื่อเสียงระดับสากลด้านแก๊สเซนเซอร์ ทั้งประเทศเกาหลี ญี่ปุ่น อิตาลี และเยอรมนี ซึ่งเป็นผลพลอยได้ต่อการสร้างวิสัยทัศน์สำหรับงานวิจัยด้านแก๊สเซนเซอร์ เพื่อก่อให้เกิดการพัฒนาศักยภาพในการทำวิจัยทั้งในเชิงวิทยาศาสตร์และเชิงสังคมได้อย่างมีประสิทธิภาพต่อไป” ผศ.ดร.ชัยกานต์กล่าวสรุป
