<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: 129,883 ครั้ง post ครั้งแรก: Fri 14 April 2006, 10:27 am ปรับปรุงล่าสุด: Fri 14 April 2006, 10:27 am อยู่ในส่วน: เทคโนโลยี, นาโนเทคโนโลยี

เจ้าของงานเขียน แ้ก้ไขหน้านี้ ได้ที่นี่

ดร. ณัฐพันธุ์ ศุภกา

ฝ่ายถ่ายทอดเทคโนโลยีและวิชาการ

ศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ

Main Contributor: วิชาการ.คอม

ควอนตัมคอมพิวเตอร์ (quantum computer)

สปิน (spin) เป็นสมบัติเชิงแม่เหล็ก ที่เกี่ยวข้องกับการหมุนของอนุภาค ที่ไม่ใช่การหมุนตามปกติ อิเล็กตรอนมีสปิน +1/2 และ -1/2 โดยที่ การเปลี่ยนแปลงกลับไปกลับมา ระหว่างสปิน 2 แบบนี้ สามารถนำไปใช้ กับระบบการทำงานแบบดิจิตอล ระบบเลขฐาน 2 ของคอมพิวเตอร์ โดยใช้สปิน +1/2 แทนที่ 1 และใช้สปิน -1/2 แทนที่ 0 ซึ่งจะนำไปสู่ การพัฒนาควอนตัมคอมพิวเตอร์ ที่มีหน่วยข้อมูลพื้นฐานที่เรียกว่าคิวบิต (qubit) อย่างไรก็ตาม ในสภาวะปกติอิเล็กตรอนจะมีคุณสมบัติ ที่ไม่แน่นอนตายตัว อาจเป็นได้ทั้ง 0 หรือ 1 หรือเป็นได้ทั้ง 1 และ 0 ในเวลาเดียวกันก็ได้ ซึ่งสภาวะดังกล่าวเรียกว่าสภาวะซูเปอร์โพสิชัน (superposition) ของ 0 และ 1  จึงทำให้อิเล็กตรอน สามารถทำงานสองอย่างไปได้พร้อมๆกัน จึงทำให้ แต่ละคิวบิต สามารถทำงานได้ เป็นกำลังสองเท่า ของบิตสามัญ (bit) ที่มีค่าเดียวกัน



จากปรากฏการณ์ดังกล่าวนี้เอง ที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์ ได้พัฒนาควอนตัมคอมพิวเตอร์ (quantum computer) ขึ้นมา เพื่อใช้ในการคำนวณ เชิงควอนตัม ที่สามารถประมวลผล ได้เร็วกว่าคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน เป็นอย่างมาก เช่น สมมุติว่า ใช้คอมพิวเตอร์ ที่มีขนาดสองบิต ในการประมวลผลโจทย์เดียวกัน จะพบว่า ควอนตัมคอมพิวเตอร์ สามารถประมวลผล ทั้งสี่คำตอบ (“0,0” “0,1” “1,0” “1,1”) ได้ โดยใช้การประมวลผล เพียงครั้งเดียว เท่านั้น ในขณะที่คอมพิวเตอร์ธรรมดา ต้องใช้การประมวลผล ถึงสี่ครั้ง จึงจะได้คำตอบ ทั้งสี่ อย่างครบถ้วน 



นอกจากนี้ คิวบิต ยังสามารถเชื่อมต่อกัน หลายๆ หน่วย โดยที่สภาวะ ของคิวบิตแต่ละหน่วย ยังสามารถส่งผล และมีความเกี่ยวโยง กับคิวบิตหน่วยอื่นๆ ได้ด้วย ซึ่งเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า การพันกันหรือเอนแทงเกิลเมนต์ (entanglement)

ควอนไทเซชันของการสั่นของแลตทิซ

ในกลศาสตร์ควอนตัม โฟนอน (phonon) เป็นลักษณะหนึ่ง ของการสั่นสะเทือนของแลตทิซ (lattices) ที่มีทวิภาคระหว่าง คลื่น-อนุภาค โดยที่โฟนอน จัดเป็นพฤติกรรมเชิงอนุภาค ของการสั่นของแลตทิซ โดยที่ การศึกษาเกี่ยวกับพฤติกรรมของโฟนอน มีความสำคัญ เป็นอย่างมาก ต่อสาขาฟิสิกส์สถานะของแข็ง (Solid-state physics) ทั้งนี้ก็เพราะว่า โฟนอน เป็นมีบทบาทที่สำคัญ ต่อสมบัติทางกายภาพ ของของแข็งหลายประการ เช่น สมบัติในการนำความร้อน การนำไฟฟ้า หรือในบางครั้งโฟนอน ที่มีช่วงคลื่นยาว จะเป็นต้นกำเนิดของเสียงในของของแข็ง อย่างไรก็ตามพฤติกรรมต่างๆ ของโฟนอน ที่พบในวัสดุนาโน ซึ่งเป็นวัสดุ ที่มีมิติทางกายภาพถูกจำกัดขนาด จะมีความแตกต่างไปจาก พฤติกรรมของโฟนอน ในวัสดุแบบก้อนใหญ่ ซึ่งมีสาเหตุมาจาก ปรากฏการณ์ควอนไทเซชันของโฟนอนนั่นเอง

รูปแสดงความหนาแน่นของสถานะโฟนอน (phonon density of states, PDOS) ของอะตอมคาร์บอนในท่อนาโนคาร์บอนแบบผนังเดี่ยว (single-wall carbon nanotube) ซึ่งเป็นวัสดุระบบหนึ่งมิติ (1D) อะตอมคาร์บอนในชั้นกราฟีน (graphene) ซึ่งเป็นวัสดุระบบสองมิติ (2D) และอะตอมคาร์บอนในกราไฟต์ (graphite) ซึ่งเป็นวัสดุระบบสามมิติ (3D)

ซึ่งเมื่อพิจารณาแล้วจะเห็นได้ว่าลักษณะความหนาแน่นของสถานะโฟนอนของอะตอมคาร์บอนในวัสดุทั้งสามชนิดนี้จะแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง โดยที่อะตอมคาร์บอนในท่อนาโนคาร์บอนจะมีความหนาแน่นของสถานะโฟนอนไม่ต่อเนื่องกันและแยกออกเป็นช่วงๆ อย่างชัดเจน ซึ่งเกิดจากควอนไทเซชันของอนุภาคโฟนอน (เอกสารอ้างอิง: Science (2000) 289: 1730-1733)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 6 4 มี.ค. 2549 (15:47)
ไม่ค่อยเข้าใจเรยอ่ะ

eika
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 9 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 151 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 7 6 มี.ค. 2549 (00:02)
นาสนจัยมากเลยนะคับ เมื่อไหร่ประเทศไทยจาให้ความสำคัญกับการค้นคว้า ทดลองกันจิงๆ จังๆ ซะทีเนี่ย ยังงี้แหละถึงไม่เจริญกันซะที เฮ้อ คิดแล้วกลุ้ม ยังงี้แหละคนเก่งๆ หลายคนถึงไปเรียนหมอกันหมด ไม่มาเปนนักวิจัย
ประเทศที่เค้าเจริญ เค้าใช้งบประมาณศึกษาทางนาโนเทคมากกว่าประเทศไทยหลายเท่าเลย แล้วยังงี้มานจาไหวเหรอคับจ้าวนายยยยยยยยย
มีครายมีข้อมูลเกี่ยวกะวิดวะนาโนมะคับ ผมสนจัยอยู่ กะจาสมัครไม่รุจาติดป่าว แล้วก้อไม่รุจาเรียนป่าวด้วย อนาคตมันจะดีมั้ยอ่ะคับ หมายถึงอนาคตในไทยด้วยอ่ะคับ(ตอนนี้ผมติดหมอ มช. แล้วอ่ะ)

Artemis
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 358 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 151 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 8 7 มี.ค. 2549 (18:50)
อ่า เรื่อง อิเล็กตรอนทันเนลลิ่งอ่ะครับ
คือผมสงสัยอย่างนึง
ถ้า อิเล็กตรอนที่เป็นคลื่นเนี่ย
ต้องมีความถี่คงที่ค่านึงใช่ไหมครับ
ทีนี้
พอมันผ่านผนังไปเนี่ย
ความถี่มานต้องเปลี่ยนแปลง
แล้วพลังงานมันก็จะเปลี่ยนไปด้วยใช่ไหมครับ
ถ้าพลังงานเปลี่ยนไปเนี่ย จะมีผลถึงมวลของมันไหมครับ

- -" ถามเอง งงเอง

neverheal
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 496 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 213 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 9 8 มี.ค. 2549 (13:45)
เมื่อวานไปซื้อหนังสือเกี่ยวกับนาโนเทคโนโลยีมาอ่ะค่ะ อ่านดูแล้วก้องงๆไอ้เรื่องเทคนิคการจัดวางอะตอมในของเหลวน่ะค่ะ ที่เค้าบอกว่าต้องควบคุมให้มีโมเลกุลเพียงชั้นเดียวเท่านั้นที่กระจายอยู่ที่ผิวน้ำและเมื่อยกฐานรองขึ้นจากน้ำจะต้องมีกลไกควบคุมการกวาดชั้นโมเลกุลบนผิวน้ำเพื่อให้ติดกับแผ่นฐานรองในอัตราที่พอเหมาะกับการยกแผ่นฐานรอง ตรงนี้มันหมายความว่าไงเหรอคะ ใครมีความรู้เรื่องนี้ช่วยตอบหน่อยนะคะ สงสัยอย่างแรง

pro_mm
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 87 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 152 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 10 10 มี.ค. 2549 (22:59)
สุดยอดไปเลย จะรออ่านบทความต่อไปและขออนุญาต Print เก็บไว้ศึกษาครับ

ครู...ชิต
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 2371 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 244 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 11 14 มี.ค. 2549 (11:21)
ที่จริงก็ติดตามข่าวนาโนมานานแล้วก็ยังไม่บรรลุเท่าไหร่ เพราะเราสมองเล็ก แต่ก็จะพยายามติดตามต่อไปค่ะ ยกย่องคนที่ค้นพบและศึกษานาโนเทคโนโลยีทุกคน ...

แป๋มคุง 100
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 81 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 152 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 12 16 มี.ค. 2549 (00:53)
Think!!
Consider a hypothetical semiconductor with bandgab 1 eV ,with relative electron mass 0.05,and relative hole mass 0.5. In a cube-shaped quantum dot of this material with L = 3 nm, find the energy of transition of electron from the (211) electron state to the (111) hole state. (This transition energy must include the bandgab energy, and the additional energy is referred to as the “blue shift” of the fluorescent emission by the“quantum size effect”.) Note that the “blue shift” can be turned by adjusting the particle size, L.



Why cannot a filled band provide electrical conductivity?
Why can effective mass in a solid differ from the mass of electron in vacuum?
Why does a hole have a charge of +e,and a mass equal to the mass of the valence band electron that moves into the vacant site?

%-)
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 115 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 152 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 13 19 มี.ค. 2549 (17:26)
คือผมมีเรื่องไม่เข้าใจน่ะครับคุณ %-) (เอ่อ เรียกยากแฮะ :-) )

คือผมอ่านความเห็นของคุณแล้วยังไม่เข้าใจที่คุณบอกตรงย่อหน้าแรกน่ะครับ

Consider a hypothetical semiconductor with bandgab 1 eV ,with relative electron mass 0.05,and relative hole mass 0.5. In a cube-shaped quantum dot of this material with L = 3 nm, find the energy of transition of electron from the (211) electron state to the (111) hole state. (This transition energy must include the bandgab energy, and the additional energy is referred to as the “blue shift” of the fluorescent emission by the“quantum size effect”.) Note that the “blue shift” can be turned by adjusting the particle size, L.

ช่วยขยายความหน่อยได้ไหมครับ เพื่อความเข้าใจ แล้วก็เผื่อคนอื่น(เช่นผมเป็นต้น) ที่พื้นความรู้ไม่แน่น จะได้เข้าใจว่า ตรงนั้นมันบอกอะไร เพราะผมอ่านแล้วยังจับความไม่ได้เลยครับว่ามันบอกถึงอะไร (คือปกติผมแย่เรื่องอ่านจับใจความอยู่แล้วน่ะครับ :_( )

เด็กแรพ
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 26 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 152 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 14 20 มี.ค. 2549 (11:26)
แหม ขอโทษครับ พอจะเข้าใจแล้ว คื่อคุณจะถามคำถามสินะครับ(ใช่ไหมเนี่ย) คือผมอ่อนภาษาน่ะครับ เพิ่งเข้าใจว่าถาม น่าอายจัง :_(

เด็กแรพ
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 26 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 152 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 15 17 เม.ย. 2549 (16:30)
เรื่องเกี่ยวกับนาโนเป็นเรื่องที่ค่อนข้างใหม่ ยังต้องมีการค้นคว้าอีกมากอีกทั้งปรากฏการณ์ที่เกิดก็ยังมีหลายอย่างที่ยังขัดแย้งกับสิ่งที่เราเคยรู้มา เพราะพฤติกรรมของอนุภาคระดับนาโนจะมีลักษณะที่ต่างไปมากจากระดับใหญ่นั่นเอง เนื้อหาผมยังไม่ได้อ่านรายละเอียดทั้งหมด แต่ดูรายละเอียดคร่าวๆแล้วก็ดูเป็นบทความที่ดีนะครับ หวังว่าจะมีผลงานน่าสนใจเข้ามาอีกนะครับ

Mc
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 2 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 152 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 16 28 เม.ย. 2549 (14:19)
เป็นเรื่องที่นักวิจัยหลายสาขาให้ความสนใจกันมากครับ เป็นประโยชน์มาก

jayjay
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 106 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 152 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 17 5 พ.ค. 2549 (09:46)
เยี่ยม...

XtheInWX
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 26 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 155 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 18 7 พ.ค. 2549 (14:50)
อ่านแล้วยังงงอ่ะ มีวิธีอธิบายให้เข้าใจง่ายๆ กว่านี้มั้ย พื้นฐานความรู้ไม่มากน่ะคะ


อยากรู้เหมือนกัน

c_cin
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 487 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 157 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 19 15 พ.ค. 2549 (08:00)
สังสัยมานานแล้วเหมือนกันค่ะว่ามันคืออะไรกันแน่ ขอบคุณนะคะที่เขียนบทความนี้ขึ้น

มาดาราเมะ ไอริส
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 24 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 152 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 20 19 พ.ค. 2549 (14:24)
ยอมรับครับว่าสุดยอดจริง ๆ ตอนเรียนยังไม่กว้างขนาดนี้เลยครับ ... น่าเรียนต่อด้านนี้จังเลย

codechem
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 22 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 163 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 21 22 พ.ค. 2549 (06:33)
เขียนได้เยอะมากเลยครับ ครอบคลุมหลายๆด้านมาก

Chalongrat
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 11 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 152 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 24 12 ม.ค. 2550 (22:55)
นาโนเกี่ยวข้องกับการโคลนนิ่งหรือป่าวคับ ?

Nop1993 (IP:203.113.76.73)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 25 5 ก.พ. 2550 (14:58)
แนวโน้มของนาโนเทคโนโลยีคืออะไร
และเทคโนโลยีพลังงานความ หลักการ และแนวโน้มคืออะไร
ช่วยตอบคำถาให้ด้วยด่วนเลยนะคะ ต้องการทราบมาก
หรือไม่ก็ช่วยส่งไปรษณีย์มาให้ก็ได้นะคะ
200/102 ม 4 ต ศรีสุนทร อ ถลาง จ ภูเก็ต 83110
ต้องการทำรายงานแต่หาไม่ได้ขอความช่วยเหลือหน่อยก็แล้วกัน

tip_oston@chaiyo.com (IP:202.142.210.138)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 26 7 มิ.ย. 2550 (17:28)
ขอบคุณค่ะ ที่อธิบายเรื่องที่เข้าใจยากให้เข้าใจง่ายขึ้น
ขอเก็บไว้เป็นฐานข้อมูลนะคะ

บุรฉัตร
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 2 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 150 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 28 25 ม.ค. 2551 (00:13)
มีแต่เรื่องที่พัฒนาในด้านดี เมื่อมีด้านดีต้องคู่กับด้าน
อยากให้ผู้เขียนอธิบายถึงด้านลบบ้างได้ใหมค่ะ

pickky rt
ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 4 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 150 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ดร. ณัฐพันธุ์ ศุภกา
(ดร. ณัฐพันธุ์ ศุภกา)

ผู้ชมข้อมูลนี้แล้ว 4,827 ครั้ง
เป็นสมาชิก: นานกว่า 3 ปี
แบ่งปันความรู้ 0 ครั้ง
ได้รับดาว 155 ดวง

โหวตเพิ่มดาว

บทความอื่น

บทความแนะนำ

Blog แนะนำ

นำชัย ชวนคิด ฝัน และสรรค์สร้างสังคมไทย ด้วยวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และธรรม [279,348]

Hot Links

ขอบคุณผู้สนับสนุน