15 พฤศจิกายน 2566 คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล จัดเสวนาพิเศษ Nobel Prize in Mahidol Science Cafe Vol.2: “การค้นพบและการสังเคราะห์ควอนตัมดอท คำตอบสำคัญของนาโนเทคโนโลยี” ถ่ายทอดความรู้วิทยาศาสตร์สู่ประชาชน โดยได้รับเกียรติจาก 2 อาจารย์ที่มีประสบการณ์วิจัยด้านการสังเคราะห์ และประยุกต์ใช้เทคโนโลยีควอนตัมดอท ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.นำพล อินสิน ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ศิษย์เก่าจากห้องปฏิบัติการของ ศาสตราจารย์มอนจี บาเวนดี ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีในปีนี้ และ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.อัญรัตน์ วัฒนพานิช ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล โดยมี รองศาสตราจารย์ ดร.ธันฐภัทร์ บุญช่วย ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล เป็นผู้ดำเนินรายการ ซึ่งกิจกรรมในครั้งนี้มีผู้สนใจเข้าร่วมกิจกรรม ณ ห้องประชุม K102 อาคารเฉลิมพระเกียรติ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล พญาไท และรับชมทาง Facebook live รวมกว่า 35 คน
ในการเสวนา ทั้ง 3 ท่าน ได้พูดคุยถึงลักษณะของควอนตัมดอทที่มีขนาดเล็กเพียง 2 – 10 นาโนเมตร เปรียบได้กับขนาดของลูกฟุตบอล 1 ลูก เทียบกับโลกทั้งใบ ซึ่งด้วยขนาดที่เล็กมากทำให้คุณสมบัติของควอนตัมดอทเปลี่ยนไปตามขนาดได้ และสามารถนำไปประยุกต์ใช้ได้อย่างกว้างขวาง เช่น QLED TV (Quantum-Dot Light-Emitting Diode TV) ที่ให้ภาพสวยเสมือนจริง การถ่ายภาพเรืองแสงในทางการแพทย์ ที่ให้สีเรืองแสงที่ชัดเจน ไม่จางหายไปหากโดนแสงเหมือนสีย้อมแบบเดิม ทำให้ถ่ายภาพได้ต่อเนื่องอีกด้วย
และเล่าถึงงานวิจัยของ 3 นักวิทยาศาสตร์ผู้ได้รับรางวัลโนเบลในปี 2023 นี้ โดยไล่เรียงจากการค้นพบและพัฒนาวิธีการควบคุมควอนตัมดอทเริ่มจาก ศาสตราจารย์อเล็กซี เอกิมอฟ (Alexey Ekimov) จากบริษัท Nanocrystals Technology Inc. ประเทศสหรัฐอเมริกา ผู้ซึ่งนำเสนอและให้นิยามของคำว่า “quantum size effect” โดยเขาสนใจกระจกสีและค้นพบว่าการเติมสารคอปเปอร์คลอไรด์ (CuCl2) ลงในแก้วแล้วทำการหลอมที่อุณหภูมิและเวลาต่าง ๆ ทำให้ได้แก้วที่มีสีสันแตกต่างกัน อันเนื่องมาจากการเกิดผลึกขนาดเล็กของสารคอปเปอร์คลอไรด์ (CuCl2 nanocrystal) ที่มีขนาดต่างกัน ทั้งนี้ ขนาดของผลึกขึ้นกับอุณหภูมิและความยาวของกระบวนการผลิตแก้วนั่นเอง
ต่อด้วย ศาสตราจารย์ หลุยส์ อี.บรุส (Louis E. Brus) จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียประเทศสหรัฐอเมริกา ค้นพบผลึกนาโนคริสตัลที่เป็นตัวนำกึ่งยิ่งยวดอีกชนิดหนึ่ง ซึ่งสามารถใช้แสงอาทิตย์เข้าควบคุมสมบัติเชิงแสง (optical property) ได้ และ ศาสตราจารย์มอนจี บาเวนดี (Moungi Bawendi) จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแมสซาชูเซตส์หรือเอ็มไอที (MIT) ซึ่งคิดค้นพัฒนากระบวนการทางเคมีที่ทำให้สามารถควบคุมควอนตัมดอทได้อย่างสมบูรณ์และแม่นยำมากขึ้น
และ ศาสตราจารย์มอนจี บาเวนดี (Moungi Bawendi) จากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแมสซาชูเซตส์หรือเอ็มไอที (MIT) ซึ่งคิดค้นพัฒนากระบวนการทางเคมีที่ทำให้สามารถควบคุมควอนตัมดอทได้อย่างสมบูรณ์และแม่นยำมากขึ้น
นอกจากนั้น ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.นำพล อินสิน ยังได้เล่าถึงประสบการณ์การทำงานวิจัยในห้องปฏิบัติการของ ศาสตราจารย์มอนจี บาเวนดี และการสังเคราะห์ควอนตัมดอทแบบต่าง ๆ จากสารประกอบของสารกึ่งตัวนำ (semiconductor) ซึ่งประกอบด้วยธาตุในกลุ่มโลหะทรานซิชัน อาทิ แคดเมียม อินเดียม ตะกั่ว และธาตุในกลุ่มอโลหะ อาทิ ซีลีเนียม เพื่อให้ได้นาโนคริสตัลที่สมบูรณ์ที่สุด รวมถึงการประยุกต์ใช้ในด้านต่าง ๆ เช่น การประยุกต์ใช้ควอนตัมดอทเป็นตัวดูดกลืนแสงในโซลาร์เซลล์ การศึกษาการแพร่กระจายของอนุภาคฝุ่นขนาดเล็กเมื่อเข้าสู่ร่างกาย การพัฒนาเซนเซอร์ตรวจวัดยาฆ่าแมลง เป็นต้น
ด้าน ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.อัญรัตน์ วัฒนพานิช ได้เล่าถึง ‘คาร์บอนดอท’ หรือ ‘คาร์บอนควอนตัมดอท’ ซึ่งมีคุณสมบัติเหมือนกับ ‘ควอนตัมดอท’ แต่มีสารตั้งต้นและวิธีการในการสังเคราะห์ที่ต่างกัน โดยคาร์บอนดอทสามารถสังเคราะห์ได้จากสารที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบ อันได้แก่สารอินทรีย์ต่าง ๆ เช่น น้ำตาลกลูโคส น้ำตาลซูโครส น้ำตาลฟรักโทส คาร์บอนดอทจึงเป็นควอนตัมดอทที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ทั้งยังสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลายใกล้เคียงกับควอนตัมดอทในแบบแรก ไม่ว่าจะเป็นการรักษามะเร็งด้วยการฉายแสง หรือการพัฒนาเซนเซอร์ตรวจจับโลหะในน้ำ ก็สามารถทำได้เช่นกัน
ทั้งนี้ ผู้ที่สนใจสามารถติดตามอ่านบทความสรุปเนื้อหาเสวนาโนเบลซีรีส์ฉบับเต็ม และบทความวิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจได้ที่ https://science.mahidol.ac.th/simple-science/article