ที่พิพิธภัณฑ์แห่งชาติของอังกฤษ (British Museum) ณ กรุงลอนดอน มีถ้วยแก้วโบราณใบหนึ่ง ซึ่งมีลวดลายแกะสลักเป็นรูปคนที่ถูกเถาวัลย์พันธนาการไปทั้งตัว บุคคลในตำนานผู้นั้น คือ กษัตริย์ Lycurgus แห่งอาณาจักร Thrace ซึ่งเคยตั้งอยู่ทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ของยุโรป โดยพระองค์ทรงถูกกักขังอยู่ในไร่องุ่น เพราะทรงได้ประทุษร้ายองค์เทพ Dionysus ซึ่งเป็นเทพเจ้าแห่งความอุดมสมบูรณ์และเหล้าองุ่น
ผลงานชิ้นนี้เป็นโบราณวัตถุที่ช่างแก้วโรมันได้รังสรรค์ขึ้นมาตั้งแต่คริสต์ศตวรรษที่ 4 ตัวถ้วยแก้วมีความสูง 15 เซนติเมตร และมีเส้นผ่านศูนย์กลางยาว 13.2 เซนติเมตร จุดน่าสนใจที่สำคัญมาก คือ ถ้วยแก้วใบนี้มีสองสี ซึ่งถ้าเวลาวางอยู่เฉย ๆ ถ้วยแก้วจะมีสีเขียวหยก แต่เวลาฉายแสงไปตกกระทบ ถ้วยแก้วจะมีสีแดงเรื่อ ๆ เหมือนสีของเหล้าองุ่นแดง
สาเหตุที่ถ้วยแก้วมีสองสี (dichroic glass) เพราะในเนื้อของถ้วยแก้วมีเม็ดทองคำและเม็ดเงินเล็ก ๆ จำนวนมากมายแฝงอยู่ โดยเม็ดเงินและเม็ดทองคำเหล่านี้ มีเส้นผ่านศูนย์กลางยาวประมาณ 70 นาโนเมตร (10^-9 เมตร)
การมีขนาดเล็ก “มาก” เช่นนี้ ทำให้เวลามีแสงมาตกกระทบ บรรดาอิเล็กตรอนที่อยู่บริเวณผิวของเม็ดโลหะจะได้รับพลังงาน แล้วเคลื่อนที่อย่างประสานกันเป็นคลื่นไปเหนือผิว โดยมีความยาวคลื่นอยู่ในระดับนาโนเมตร คลื่นนี้เป็นที่รู้จักในนาม คลื่น plasmon ที่สามารถนำแสงที่มาตกกระทบไปตามผิวได้เป็นระยะทางไกล เปรียบเสมือนเป็นสายน้ำ แต่ในที่นี้เป็นสายแสง เพื่อให้เราสามารถโฟกัสแสงได้ หรือนำส่งเข้าวงจรอิเล็กทรอนิกส์ก็ได้ด้วย plasmon จึงมีบทบาทช่วยในการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ อุปกรณ์รับรู้ชีวเคมี และทำ nanolaser ฯลฯ
ณ วันนี้เทคโนโลยี plasmonics จึงกำลังเข้ามาพัฒนาโลกร่วมกับเทคโนโลยีอื่นๆ เช่น spintronics, photonics, mechatronics, atomtronics, twistronics ฯลฯ
จากในอดีตที่มนุษย์เคยพยายามทำสรรพสิ่งให้เป็นทองคำ เพราะมันเป็นธาตุที่มีราคาสูง และคนที่มีทองคำในครอบครองในปริมาณมากมักจะได้รับการยกย่องให้เป็นคนที่มีอำนาจ ยุคการเล่นแร่แปรธาตุก็ได้เริ่มต้น โดยทุกคนพยายามหาศิลานักปรัชญา (philosopher's stone) ซึ่งสามารถแปลงตะกั่วที่มีราคาถูกให้เป็นทองคำที่มีราคาแพงได้ แต่ก็ไม่มีใครสามารถจะหาศิลานักปรัชญาได้
จนกระทั่งถึงปี 1783 นักเล่นแร่แปรธาตุคนสุดท้ายของโลกก็ได้ลาจากไป เขาคือ James Price (1752–1783) ซึ่งได้ฆ่าตัวตายโดยการดื่มยาพิษ คือ กรด prussic (HCN; hydrogen cyanide) เพราะไม่ประสบความสำเร็จในการแปลงโลหะตะกั่วให้เป็นทองคำ ให้สมาชิกของที่ประชุม Royal Society ได้เห็น
ในปี 1921 ซึ่งเป็นช่วงเวลาหลังจากสงครามโลกครั้งที่ 1 ได้ยุติเพียงไม่นาน รัฐบาลเยอรมันซึ่งเป็นฝ่ายที่แพ้สงครามต้องจ่ายเงิน 1,900 ล้านเหรียญให้ฝ่ายสัมพันธมิตร โดยให้จ่ายเป็นทองคำ ซึ่งได้สร้างปัญหามาก เพราะประเทศเยอรมนีกำลังประสบปัญหาเงินเฟ้อและค่าเงินมาร์คกำลังอ่อนตัว
Fritz Haber (1868–1934) นักเคมีรางวัลโนเบลปี 1918 จึงตัดสินใจช่วยชาติไม่ให้ล้มละลาย โดยการเสนอจะสกัดทองคำจากน้ำทะเลที่มีเกลือและแร่ธาตุอื่น ๆ ปนอยู่ด้วย เพราะเขาคิดว่าจากน้ำทะเลบนโลกที่มีปริมาณมากถึง 10,000 ล้านตัน ทองคำที่มีในน้ำทะเลก็น่าจะเปลื้องหนี้ทั้งหมดได้ แต่เมื่อได้พยายามทำจริง Haber กลับพบว่า ในน้ำทะเล 1 ตัน มีทองคำหนักเพียง 0.004 มิลลิกรัมเท่านั้นเอง โครงการรวยด้วยทองในทะเลของ Haber จึงต้องล้มไปโดยปริยายในปี 1921
การสำรวจใต้ทะเลในเวลาต่อมาได้มีการพบว่า น้ำทะเลที่บริเวณมหาสมุทรแอตแลนติกตอนใต้ มีความเข้มข้นของทองคำมากที่สุดที่ 0.044 มิลลิกรัม/ตัน
ถึงยุคปัจจุบัน มนุษย์ได้นำทองคำมาเป็นชิ้นส่วนในการทำอุปกรณ์วิทยาศาสตร์มากขึ้น เช่น ใช้เคลือบหน้ากากป้องกันรังสีของชุดมนุษย์อวกาศ และใช้ละอองทองคำเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเคมี หรือนำตัวยาไปสู่เซลล์เป้าหมายเพื่อรักษาโรคมะเร็ง ถ่ายภาพเซลล์ในร่างกาย และสร้างพลังงานสะอาดในรูปของเซลล์แสงอาทิตย์ เป็นต้น
ในความเป็นจริง คลื่น plasmon นั้น สามารถเกิดขึ้นได้ในโลหะหลายชนิดมากเวลาผิวโลหะได้รับแสง แต่นักวิทยาศาสตร์ชอบใช้โลหะทองคำมากที่สุด ทั้งที่โลหะอื่น ๆ มีราคาถูกกว่า และอาจจะดีกว่าทองคำในบางประเด็น แต่ถ้าพิจารณาในภาพรวมแล้ว ทองคำจะดีที่สุด
เพราะมันสามารถรับ (ดูดกลืน) แสงที่มีความยาวคลื่นต่างๆ ได้หลากหลาย ตั้งแต่แสงที่ตาเห็น จนกระทั่งถึงรังสีอินฟราเรด ดังนั้นจึงเป็นการเหมาะสำหรับการใช้ละอองทองคำในงานแสดงนิทรรศการ ทำตัวรับรู้ทางชีววิทยา (biosensor) และพัฒนาเทคโนโลยี photonics ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตแสง การสร้างตัวรับรู้ การจัดการพลังงานแสง ตลอดจนถึงการใช้ละอองทองคำเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเคมี เพราะทองคำสามารถนำมาตีแผ่เป็นแผ่นบาง ๆ ได้ง่าย ทำให้โมเลกุลอินทรีย์ (ligand) มายึดติดได้ง่าย ส่วนเหตุผลอีกประการหนึ่งที่วงการวิทยาศาสตร์นิยมใช้ทองคำ คือ ถ้าเคลือบอุปกรณ์ด้วยเงินหรืออลูมิเนียม และใช้ไปเป็นเวลานาน ๆ โลหะทั้งสองนี้ จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนในอากาศ ทำให้อุปกรณ์มีสีหมองคล้ำ ในขณะที่ถ้าเคลือบด้วยทองคำ อุปกรณ์แทบจะไม่เปลี่ยนสีที่สุกปลั่งแต่อย่างใด
ในส่วนที่เกี่ยวกับ plasmon ซึ่งจะเกิดขึ้นที่ผิวของอนุภาคนาโนที่ทำด้วยโลหะนั้น เวลาอนุภาคนาโนได้รับแสง (photon) และโลหะอยู่ติดกับฉนวน เช่น แก้ว คลื่นอิเล็กตรอน (plasmon) ที่เกิดขึ้นจะมีความถี่ที่สอดคล้องกับคลื่นแสง เป็นปรากฏการณ์สั่นพ้อง (resonance) ทำให้แสงที่เปล่งออกมาจากอนุภาคนาโนมีความสว่างขึ้น แต่จะเป็นแสงสีใดก็ขึ้นกับชนิดของโลหะที่ใช้ทำอนุภาค ขนาดและธรรมชาติของฉนวนที่อนุภาคนาโนแฝงตัวอยู่
เมื่ออนุภาคนาโนที่ทำด้วยโลหะสามารถเปล่งแสงได้ดีเช่นนี้ มันจึงเหมาะสำหรับการใช้ทำ “เสาอากาศ (antenna)” รับแสง เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำด้วย polymer ซึ่งตามปกติมีประสิทธิภาพต่ำ แม้ polymer จะน้ำหนักเบาและมีราคาถูกก็ตาม แต่ก็ไม่เป็นที่นิยมมาก ดังนั้นนักวิจัยจึงต้องคิดหาวิธีใหม่ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ
วิธีหนึ่งที่นิยมใช้ในการพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ คือ การนำแผ่นฟิล์ม polymer มาเรียงซ้อนกัน เพราะแผ่น polymer ทำจากสารกึ่งตัวนำอินทรีย์ เพื่อทำหน้าที่รับแสงอาทิตย์ได้อย่างรวดเร็ว นักวิจัยได้นำอนุภาคนาโนทองคำที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางยาวตั้งแต่ 500-600 นาโนเมตรมาแฝงลงในชั้นที่อยู่ระหว่างแผ่น polymer เมื่ออนุภาคทองคำรับแสงแล้ว ก็จะส่งแสงต่อให้แผ่น polymer ถัดไป การใช้อนุภาคทองคำในลักษณะนี้ ได้ทำให้ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์เพิ่มจาก 5.22% เป็น 6.24% ตัวเลขนี้จึงหมายความว่า ถ้ามีการใช้เซลล์แสงอาทิตย์ติดตั้งที่หน้าต่างทุกบานของตึกสูง 30 ชั้น มันก็จะสามารถจ่ายไฟให้คนใน 25 ครอบครัวใช้ได้อย่างสบายๆ
นักวิจัยบางคนได้ทดลองเจาะช่องกว้างที่มีขนาด 100 นาโนเมตร ในแผ่นฟิล์มทองคำบางให้มีหลายช่องที่มีขนาดต่าง ๆ กัน เพื่อให้คลื่น plasmon ที่เกิดขึ้นสามารถปล่อยแสงได้หลายความยาวคลื่น จนดูเป็นสีรุ้ง การจัดรูปแบบของแผ่นเจาะให้เหมือนเป็น grating ที่ใช้ในห้องทดลองทัศนศาสตร์นี้ ได้ทำให้คนที่ใช้เซลล์แสงอาทิตย์ไม่จำเป็นต้องหันหน้าเซลล์แสงอาทิตย์ให้รับแสงตรงๆ ตลอดเวลา
สำหรับการสร้างตัวรับรู้ที่ใช้ตรวจหาวัตถุระเบิดหรือยาเสพติดนั้น ก็อาจสร้างในรูปแบบง่าย ๆ คือ ใช้อนุภาคทองคำนาโนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางยาวประมาณ 43 นาโนเมตร โดยมีโมเลกุลของกรด nitric ยึดติด จากนั้นนำไปปนในน้ำ แล้วใส่เกลือ sodium chloride กับสารอินทรีย์แบบ hydrophilic ที่ชอบน้ำและ hydrophobic ที่ไม่ชอบน้ำ ก็สามารถใช้ตรวจหาสารเสพติดได้
ละอองทองคำยังสามารถใช้ทำวัสดุเหนือจริง (metamaterial) ได้ด้วย เพราะสามารถรับแสงจากพื้นที่ ๆ มีขนาดใหญ่กว่าตัวละอองได้อย่างสบายๆ
ที่มหาวิทยาลัย Duke ณ เมือง Durham รัฐ North Carolina ในสหรัฐอเมริกา Antoine Moreau ซึ่งเชี่ยวชาญด้าน nanophotonics ได้สร้างแผ่นฟิล์มทองคำบาง ๆ (ทองคำเปลว) ที่มีด้านหนึ่งปกคลุมด้วย polymer ซึ่งโปร่งใส และบนผิวของ polymer มีลูกบาศก์นาโน (nanocube) ที่ทำด้วยเงินกระจายอยู่เต็มผิว โดยให้มีความหนาแน่น 30 ล้านลูกบาศก์ต่อพื้นที่หนึ่งตารางมิลลิเมตร การปรับระยะห่างระหว่างลูกบาศก์กับแผ่นฟิล์มทองคำ จะทำให้คลื่น plasmon ที่เกิดขึ้น เปลี่ยนสมบัติเชิงแสงของแผ่นฟิล์ม เป็นบริเวณกว้างที่มีเนื้อที่มากถึง 30 เท่าของพื้นที่ผิวหน้าหนึ่งของลูกบาศก์ ซึ่งมีผลทำให้ผิวนั้นไม่สะท้อนแสงเลย ดังนั้นเพียงแต่นักวิจัยปกคลุมพื้นที่ผิวของทองคำเปลวเพียง 3% คลื่นแสงที่ตกกระทบก็จะถูกดูดกลืนหมด โดยส่งเข้าไปอยู่ภายใต้ลูกบาศก์นาโน ผลกระทบที่เกิดจากการค้นพบนี้ คือ เราสามารถผลิตวัสดุที่สามารถดูดกลืนแสงได้ทั้งหมด ซึ่งจะมีผลทำให้เราสามารถเปลี่ยนพลังงานแสง เป็นพลังงานความร้อนได้เกือบ 100% แล้วจะเปลี่ยนต่อไปเป็นพลังงานไฟฟ้าอีกทอดหนึ่ง โดยใช้อุปกรณ์ thermophotovoltaics นอกจากนี้การออกแบบวัสดุที่รับแสงได้ดีและไม่สะท้อน จะทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า nano-ink ซึ่งจะมีประโยชน์มากในการใช้หมึกเขียนจดหมายลับหรือเอกสารลับด้วย
เมื่อปี 2008 ได้มีการสร้างวัสดุเมตาใน 3 มิติเป็นครั้งแรก เพื่อใช้กับรังสีอินฟราเรดและแสงที่ตาเห็น แต่การสร้างที่ต้องใช้เวลามาก ได้ทำให้วัสดุเมตามีราคาแพงมาก เทคโนโลยีเรื่องนี้จึงจำต้องมีการพัฒนาต่อไป
สำหรับบทบาทของละอองทองคำที่ใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีนั้น ได้เกิดขึ้นจากการพบเมื่อ 36 ปีก่อน โดย Masatake Haruta ซึ่งเป็นนักเคมีชาวญี่ปุ่น จากสถาบัน Government Industrial Research Institute ที่เมือง Osaka ในญี่ปุ่น ซึ่งได้พบว่า ละอองทองคำสามารถช่วยให้ carbon dioxide ร่วมกับ oxygen เป็นแก๊ส carbon dioxide ได้ดี
นี่เป็นเรื่องที่คนทั่วไปคาดไม่ถึง เพราะทองคำที่เป็นก้อนใหญ่ ตามปกติจะทำปฏิกิริยาเคมีกับธาตุอื่นแทบไม่ได้เลย นี่จึงเป็นเหตุผลหนึ่งที่เราใช้ทองคำทำเครื่องประดับ เพราะสีของทองคำจะสุกปลั่งอย่างสม่ำเสมอตลอดเวลา
นอกจากจะช่วยกำจัดแก๊ส carbon monoxide จากท่อไอเสียรถยนต์แล้ว ในอดีตเมื่อ 40 ปีก่อน Graham Hutchings จากมหาวิทยาลัย Cardiff ในอังกฤษ ได้พบว่า ผงทองคำสามารถเปลี่ยน acetylene เป็น vinyl chloride ได้ดี จากเดิมที่เคยใช้ mercury chloride เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา แต่ mercury chloride มีปรอทเป็นองค์ประกอบ ดังนั้นมันจึงเป็นสารพิษ และถ้าใช้ในปริมาณมาก เพื่อผลิตพลาสติก ก็จะเป็นอันตรายต่อสุขภาพและต่อสิ่งแวดล้อม ด้วยเหตุนี้ผงทองคำจึงได้เข้ามาแทนที่
การที่ Hutchings ได้พบว่า ผงทองคำเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่ดี ก็เพราะอิเล็กตรอนของอะตอมทองคำ สามารถมีอันตรกิริยากับอิเล็กตรอนในโมเลกุล acetylene ได้ดี แต่ทองคำมีราคาแพง ดังนั้นปัญหาต่อไป คือ การหาตัวเร่งปฏิกิริยาที่เหมาะสมในระดับอุตสาหกรรม จากเดิมที่เคยใช้ platinum เพราะ platinum สามารถ oxidize แก๊ส carbon monoxide และ hydrocarbon ต่าง ๆ ให้ carbon dioxide
แต่ platinum มีราคาแพง ดังนั้นบางบริษัทจึงใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่ประกอบด้วย ทองคำกับ palladium ผสมกัน และพบว่าได้ผลดี
ด้วยเหตุนี้บริษัท Mintek จึงใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาที่เป็นผงทองคำฝังตัวบนแผ่นโลหะ oxide เพื่อดึงดูดละอองฝุ่นพิษที่มีในอากาศ ซึ่งเต็มไปด้วยหมอกควัน เพราะโลหะออกไซด์จะจับโมเลกุล oxygen ในอากาศ แล้วส่งเข้าทำปฏิกิริยากับ carbon monoxide ให้ carbon dioxide จึงช่วยให้คนที่กำลังสูดหายใจ carbon monoxide ในอาคารที่กำลังถูกไฟไหม้ ไม่เป็นลมหมดสติก่อนที่จะหนีออกจากอาคารได้ทัน
อีกบทบาทหนึ่งที่สำคัญของละอองทองคำ ซึ่งมีประโยชน์มากในทางการแพทย์ คือ การใช้อนุภาคนาโนทองคำเป็นพาหะนำตัวยาส่งสู่เซลล์อันตรายอย่างตรงเป้า
ตัวยาทุกชนิดที่เรากินหรือกลืนเข้าร่างกาย ล้วนมีจุดมุ่งหมายจะให้พุ่งตรงไปที่เชื้อโรคที่กำลังคุกคามสุขภาพของเรา และตัวยาต้องฝ่าด่านต่าง ๆ ในร่างกายอีกมากมาย ซึ่งถ้าเดินทางไปไม่ถึงเป้า ยาก็จะถูกกำจัดออกจากร่างกายโดยไต และถ้าไม่ถูกกำจัดก็จะไหลวนอยู่ในเลือดที่มีสภาพเป็นกรดเล็กน้อยต่อไป และเมื่อตัวยาเผชิญเชื้อไวรัสหรือเชื้อโรค โมเลกุลของยาก็จะต้องไชทะลุผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ของเชื้อโรค และอาจถูกเชื้อโรคทำให้มีคุณภาพเสื่อมลงก็ได้
ดังนั้นแพทย์จึงต้องมีกลไกที่ใช้นำส่งยาให้ถึงเป้าหมายได้อย่างมีประสิทธิภาพ คือ สู่ตำแหน่งที่อยู่ของเชื้อโรคแบบแม่นตรง โดยไม่ให้มีการสูญเสียตัวยาส่วนใด ๆ ในระหว่างทาง โดยอาศัยกระบวนการนำ การพา และการแพร่ของตัวยาในเลือดผ่านเนื้อเยื่อต่าง ๆ ในร่างกาย ตลอดจนถึงการพยายามป้องกันไม่ให้ตัวยาถูกกำจัดออกจากร่างกาย ก่อนที่มันจะได้ทำงาน
ที่ห้องปฏิบัติการแห่งสถาบัน MIT ณ เมือง Cambridge รัฐ Massachusetts สหรัฐอเมริกา นักวิจัยที่นั่นได้ทดลองใช้อนุภาคนาโนที่ทำด้วยทองคำ ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางยาว 15 นาโนเมตร เพื่อถ่ายภาพ วินิจฉัย และรักษาโรค
ตามปกติอนุภาคทองคำจะมีประจุลบเล็กน้อย ดังนั้นอนุภาคมักจะผลักกันโดยแรงไฟฟ้า แต่เมื่อเติมเกลือแกงลงไป โมเลกุลของเกลือแกงจะลดแรงผลัก อนุภาคจึงจับกันเป็นกลุ่มก้อนที่มีขนาดใหญ่ขึ้น และจะเปลี่ยนสี ซึ่งจะเป็นสีอะไร ก็ขึ้นกับขนาดของอนุภาค ประจุที่มี สมบัติการไม่ดูดซับน้ำ และรูปทรงของอนุภาค ดังนั้นเวลาอนุภาคนาโนเดินทางถึงเซลล์ร้าย มันก็จะส่งตัวยาให้เซลล์ดึงดูด โดยการไชทะลุผ่านผนังเซลล์ เพื่อเข้ายุติการทำงานของ gene ในเซลล์ร้าย
ข้อดีของอนุภาคทองคำที่มีขนาดใหญ่ระดับนาโน คือ แพทย์สามารถนำโมเลกุลยาหลายชนิดมายึดติดที่ผิวอนุภาคได้ โดยการนำกำมะถัน (sulphur) มาหุ้มอนุภาคนาโนทองคำก่อน แล้วนำโมเลกุลยามายึดติดที่อะตอมของกำมะถันอีกทอดหนึ่ง
ณ วันนี้จึงมีการใช้อนุภาคนาโนในการรักษาโรคมะเร็งกันมาก เพราะอนุภาคเคลื่อนที่ (ลอย) ไปในกระแสเลือดได้สะดวก และสามารถยึดติดกับเส้นเลือดที่หล่อเลี้ยงเซลล์มะเร็งได้ง่าย
แพทย์ นักเคมี และชีววิศวกร จึงนิยมใช้ทองคำในการตรวจหาอาการบาดเจ็บ และการกลายสภาพของ gene ตลอดจนถึงการทดลองใช้อนุภาคนาโน เพื่อนำยาไปรักษาเซลล์สมองของคนที่มีอาการป่วยทางจิตด้วย
ดังนั้นการใช้อนุภาคนาโนในทางการแพทย์ โดยสรุปจึงมี 4 รูปแบบ คือ 1.ในการวินิจฉัย 2.ในการนำส่งยา 3.การถ่ายภาพเซลล์ร้าย และ 4.ในการฆ่าเซลล์ร้าย
ตามปกติเวลาคนไข้มาหาแพทย์ เพราะมีอาการติดเชื้อ แพทย์มักจะจ่ายยาปฏิชีวนะ แล้วคอยเป็นเวลานานหลายวัน กว่าผลการทดสอบจากห้องปฏิบัติการจะระบุชัดว่า เชื้อโรคในตัวคนไข้เป็นเชื้ออะไร แต่ถ้าใช้อนุภาคนาโนพร้อมตัวยาที่มีโมเลกุล oligonucleotide ไปยึดติดยีนของเชื้อโรค ผลจะออกปรากฏภายในเวลาเพียง 2-3 ชั่วโมงเท่านั้นเอง ซึ่งนับว่าเร็วพอที่แพทย์จะจ่ายยาให้คนไข้ได้รับการรักษา ก่อนที่จะสายเกินไป ความรวดเร็วเช่นนี้ จึงสามารถช่วยกำจัดผลกระทบข้างเคียงที่อาจจะเกิดขึ้นกับคนไข้ได้ด้วย
แม้ว่าทองคำจะมีชื่อเสียงในด้านลบเรื่องราคาที่ค่อนข้างแพง แต่นักวิจัยที่ MIT ก็บอกว่า งบประมาณในการจัดหาทองคำ มีมูลค่าเพียง 0.5% ของงบประมาณทั้งหมด และทองคำที่ใช้ทั้งหมด ก็ได้มาจากแหวนหมั้นของคนรวยเพียงวงเดียวเท่านั้นเอง
แพทย์ยังมีวิธีรักษามะเร็งอีกวิธีหนึ่ง คือ การฆ่าเซลล์มะเร็งด้วยแสงเลเซอร์ แต่การรักษาด้วยวิธีนี้ก็มีปัญหา 2 ประการ คือ ความลำบากของการโฟกัสแสงเลเซอร์ไปที่เซลล์มะเร็งตรงๆ และการใช้แสงเลเซอร์ที่มีพลังงานสูง จะทำร้ายและฆ่าเซลล์ดีๆ ด้วย
ทางออกของปัญหานี้ คือ การใช้อนุภาคทองคำนาโน เพราะอนุภาคนาโนที่มีรูปทรงเหมาะสมสามารถดูดกลืนรังสี infrared ได้ และเมื่ออนุภาคนาโนไปจับกลุ่มกันเป็นจำนวนมากที่เซลล์มะเร็ง ดังนั้นเวลามีการฉายแสงเลเซอร์ไปที่กลุ่มอนุภาคนาโน พลังงานแสงจะเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน ที่สามารถฆ่าเซลล์มะเร็งได้
เทคนิคนี้จึงมีความแม่นยำสูงในการรักษา และมีประสิทธิภาพมาก เพราะไม่ได้ทำให้คนไข้แพ้ยา เหมือนการรักษาแบบเคมีบำบัด
แพทย์จึงนิยมใช้อนุภาคนาโนที่ทำด้วยทองคำในการรักษาโรค และคงต้องใช้ไปอีกนาน จนกว่านักวัสดุศาสตร์จะพบวัสดุอื่นที่ดีกว่าทองคำ
เมื่อวันที่ 30 ตุลาคม ที่ผ่านมานี้ ใน วารสาร Science Reports ได้มีรายงานเรื่อง การใช้โครงสร้างนาโนของ plasmon ใน 3 มิติ เพื่อปรับปรุงคุณภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำด้วยสาร perovskite (CH3NH3PbI3) “Morphological investigation and 3D simulation of plasmonic nanostructure to improve the efficiency of perovskite solar cells” โดยใน perovskite มีอนุภาคนาโนหลายรูปทรงแฝงอยู่ภายใน เช่น แบบทรงกลม แบบเป็นดาว และแบบเป็นลูกบาศก์ และนักวิจัยก็ได้พบว่า อนุภาคนาโนแบบลูกบาศก์ให้ประสิทธิภาพสูงสุดถึง 16.20%
อ่านเพิ่มเติมจาก วารสาร Science Reports ดังกล่าว
ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน : ประวัติการทำงาน - ราชบัณฑิตสำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" ได้ทุกวันศุกร์
