<script language="JavaScript" src="http://www.vcharkarn.com/javafeed/article/324" type="text/javascript"></script>

ไขปริศนา นาโนเทคโนโลยี บทความนี้เปรียบเหมือนคัมภีร์ฉบับสมบูรณ์ ไขทุกปริศนานาโนเทคโนโลยี ที่วิชาการ.คอม อยากแนะนำให้อ่าน - ทำไมสมบัติต่างๆของวัสดุที่เราคุ้นเคย เปลี่ยนไปอย่างสิ้นเชิงเมื่อวัสดุเป็นระดับนาโน ? รวมทั้งอะไรเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดปรากฎการณ์อันแปลกประหลาดต่างๆ ผู้เขียน: ดร. ณัฐพันธุ์ ศุภกา ชมแล้ว: 129,952 ครั้ง post ครั้งแรก: Fri 14 April 2006, 10:27 am ปรับปรุงล่าสุด: Fri 14 April 2006, 10:27 am อยู่ในส่วน: เทคโนโลยี, นาโนเทคโนโลยี

ดร. ณัฐพันธุ์ ศุภกา

ฝ่ายถ่ายทอดเทคโนโลยีและวิชาการ

ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ

นักเขียนประจำ วิชาการ.คอม

โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ที่แตกต่างไปจากเดิม

โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ (electronic structures) เป็นตัวกำหนดพฤติกรรม ของอิเล็กตรอน ในวัสดุเมื่อวัสดุนั้น อยู่ในสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็ก เช่นสมบัติในการเป็นตัวนำ เป็นสารกึ่งตัวนำ หรือเป็นฉนวน โดยที่โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ ของวัสดุก็ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของอะตอมที่อยู่ภายในวัสดุ และลักษณะการจัดเรียงตัว โดยที่วัสดุนาโนทุกประเภท จะมีมิติทางกายภาพ อย่างน้อยหนึ่งมิติ ที่ถูกจำกัดขนาดเอาไว้ภายในระดับนาโน จึงเป็นการบีบบังคับให้อิเล็กตรอน ในวัสดุนาโนสามารถเคลื่อนที่ได้ในปริมาตรที่จำกัดเท่านั้น จึงทำให้ปรากฏการณ์ทางควอนตัมที่ถูกกักขังไว้ (quantum confinement) ปรากฎออกให้เห็นอย่างชัดเจน โดยที่ปรากฏการณ์ดังกล่าว ไม่เคยเกิดขึ้นหรือเกิดขึ้นน้อยมากในวัสดุปกติ

้

การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของสสารต่างๆ จะส่งผลให้สมบัติทางไฟฟ้า สมบัติทางแม่เหล็ก และสมบัติทางแสง ของสสารเปลี่ยนแปลงไปจากเดิม เช่น ช่วงว่างระหว่างชั้นพลังงาน (energy band gap) ของสารกึ่งตัวนำจะแตกต่างกันไป ตามขนาดของอนุภาคในระดับนาโน ยกตัวอย่างเช่น หมุดควอนตัม ซึ่งเป็นอนุภาคนาโน ของสารกึ่งตัวนำหรือโลหะ จะมีสีสันที่แตกต่างกันไป ตามขนาดและส่วนประกอบ ของอนุภาค อันเนื่องมาจาก โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของหมุดควอนตัม มีการเปลี่ยนแปลงไปตามขนาดหมุด จึงทำให้สามารถ นำหมุดควอนตัม ไปใช้แทนสีย้อมฟลูออเลสเซนต์ เพื่อใช้ในการติดฉลาก และย้อมสีเซลล์สิ่งมีชีวิต ได้เป็นอย่างดี หรือ การใช้หมุดควอนตัมเป็นไดโอดเปล่งแสง (LED) หรือนำไปใช้ในแทนแสงเลเซอร์ ในอุปกรณ์โทรคมนาคมแบบไฟเบอร์ออพติก นอกจากนี้ยังสามารถนำหมุดควอนตัม ไปประยุกต์ใช้เป็นชิ้นส่วน ของอุปกรณ์นาโนอิเล็กทรอนิกส์ (nanoelectronics) ชนิดต่างๆได้เป็นอย่างดี



นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ ยังมีผลต่อสภาพการนำไฟฟ้าของโลหะ โดยที่โลหะแบบก้อนใหญ่ (bulk metal) จะมีแถบการนำ (conduction band) ที่เกิดจากการจัดเรียงชั้นพลังงาน ของอะตอมอิสระ ที่มาประกอบกันต่อเนื่องกันไป แต่เมื่อโลหะมีขนาดอนุภาคเล็กลงไป จะทำให้ฟังก์ชันคลื่นของวาเลนซ์อิเล็กตรอน เริ่มถูกกักขังอยู่ในบริเวณที่จำกัด ซึ่งจะส่งผลให้ระดับชั้นพลังงานต่างๆ ถูกแยกออกเป็นชั้นเดี่ยวๆ อย่างชัดเจน คล้ายกับระดับชั้นพลังงานของอะตอมเดี่ยว จึงทำให้สมบัติทางไฟฟ้าของโลหะ มีการเปลี่ยนแปลง ระหว่างการเป็นโลหะกับฉนวน (metal-insulator transition) ซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาค เช่น กลุ่มก้อนอะตอมโลหะที่ประกอบขึ้นโลหะ 13 อะตอม จะไม่มีสมบัติในการเป็นโลหะแต่ประการใด แต่เมื่อกลุ่มก้อนอะตอมมีขนาดใหญ่ขึ้น เช่นมีอะตอมมากกว่า 309 อะตอมขึ้นไป จะมีสมบัติเหมือนกับโลหะแบบก้อนใหญ่ปกติ

---

บทความอื่น

บทความแนะนำ

Blog แนะนำ

Hot Links

คลังข้อสอบ | ข่าววิชาการ
เล่นกล/เกม | อ่านนิยาย
ข่าวทุนการศึกษา | ลิงค์

ขอบคุณผู้สนับสนุน