NANOTECHNOLOGY
ผ้าคลุมล่องหน หายตัวได้!?
ไอสไตน์กล่าวไว้ว่า "จินตนาการสา คัญกว่าความรู้" ความก้าวหน้า
ทางเทคโนโลยีมักเก...
จินตนาการมักนา หน้าความรู้ไปก่อนเสมอ ต้องใช้เวลาสักพัก กว่าที่จะ
สร้างองค์ความรู้ต่างๆ เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีให้ได้ตามที่จิน...
จะเป็นไปได้หรือไม่ที่จะทาให้วัตถุล่องหนไปได้จริง ?
นักฟิสิกส์ทฤษฎีเปิดเผย พิมพ์เขียว สา หรับสร้างผ้าล่องหน เหมือนที่เห็น ...
วัสดุอันประกอบกันขึ้นด้วยก้านเล็ก ๆ กลุ่มของวงแหวนโลหะ และสิ่งอื่น
ที่คล้าย ๆ กัน ที่เรียกว่า เมททะแมทีเรียล (metamateria...
แบบเดียวกับการไหลผ่านของน้า “ในแง่นี้ น้า มีพฤติกรรมที่แตกต่างไปจาก
แสงสักหน่อย ถ้าคุณวางดินสอในน้า ที่กา ลังเคลื่อนไหลอย...
เมททะแมทีเรียลน่าจะทา ให้ปรากฏการณ์ทางแสงแบบนี้เกิดขึ้นได้
เพราะเราสามารถออกแบบให้มันมีดัชนีหักเหที่เปลี่ยนแปลงไปจากจุดหน...
ถึงแม้ผลใหม่ที่ได้นี้จะยังเป็นแค่การคา นวณ
นักวิจัยหวังว่ามันน่าจะเป็นไปได้ที่นักวิจัยคนอื่นจะสร้างเมททะแมทีเรียลที่สามาร...
เรามีตัวอย่างว่าแนวคิดของสัมพัทธภาพทั่วไปจะใส่เข้าไปในเรื่องของการออกแบบท
างทัศนศาสตร์ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และนาโนเทคโนโลย...
เนื่องจากแสงที่ส่องมายังอุปกรณ์จะถูกเลี้ยวเบนออกไปหมด
ทา ให้แสงส่องมาไม่ถึงตาเรา หมายความว่า ไม่เพียงคนอื่นจะมองไม่เรา
เ...
บรรณานุกรม
http://www.vcharkarn.com/varticle/42439
http://www.rc-plus.net/board/index.php?topic=3054.0
NanotechnologyGE105
NanotechnologyGE105
of 12

NanotechnologyGE105

nanotec-ผ้าคลุมล่องหน
Published on: Mar 3, 2016
Published in: Technology      
Source: www.slideshare.net


Transcripts - NanotechnologyGE105

  • 1. NANOTECHNOLOGY ผ้าคลุมล่องหน หายตัวได้!? ไอสไตน์กล่าวไว้ว่า "จินตนาการสา คัญกว่าความรู้" ความก้าวหน้า ทางเทคโนโลยีมักเกิดจากจินตนาการและความใฝ่ฝันในเรื่องต่างๆ ความฝันที่อยากจะบินเหมือนนกเป็นแรงบันดาลใจให้เราสร้างเครื่องบิน ความฝันที่จะท่องไปในอวกาศ ความฝันที่ย้อนเวลา ฯลฯ
  • 2. จินตนาการมักนา หน้าความรู้ไปก่อนเสมอ ต้องใช้เวลาสักพัก กว่าที่จะ สร้างองค์ความรู้ต่างๆ เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีให้ได้ตามที่จินตนาการไว้ โทรศัพท์มือถือปรากฏอยู่ในนิยายวิทยาศาสตร์หลายสิบปี กว่าความรู้ ทางวิทยาศาสตร์จะไล่ตามจินตนาการได้ทัน สามารถประดิษฐ์โทรศัพท์มือถือ ในชีวิตจริงได้ และเมื่อต้นปี 2554 นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างสิ่งประดิษฐ์ที่ทา ให้เรา ขยับเข้าใกล้ความฝันไปอีกกา้ว ความฝันที่จะล่องหนหายตัวไปอย่างไร้ร่องรอย ไม่รู้ว่าด้วยเหตุผลอันใด ดูเหมือนมนุษย์จะอยากล่องหนหายตัวได้เหลือเกิน บางทีอาจเป็นเพราะการที่ไม่มีใครมองเห็นเราคงทา ให้รู้สึกเป็นอิสระ สามารถทา อะไรก็ได้และเป็นตัวของตัวเองได้อย่างเต็มที่ ในนวนิยายและภาพยนตร์จึงมีจินตนาการเกยี่วการล่องหนมากมาย ตั้งแต่ผ้าคลุมล่องหนของวิเศษในเรื่องแฮรี่ พอตเตอร์ อุปกรณ์ไฮเทคต่างๆ รวมถึงยาล่องหน
  • 3. จะเป็นไปได้หรือไม่ที่จะทาให้วัตถุล่องหนไปได้จริง ? นักฟิสิกส์ทฤษฎีเปิดเผย พิมพ์เขียว สา หรับสร้างผ้าล่องหน เหมือนที่เห็น พ่อมดน้อย แฮรี่ พอตเตอร์ สวมใส่ ทว่ามันไม่ใช่ผ้า แต่เป็นวัสดุพิเศษที่เรียกว่า “metamaterial” ที่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ไม่ธรรมดา. ตามคา อธิบาย โดยนักวิจัย ลา แสงที่ตกลงบนวัสดุพิเศษนี้จะเลี้ยวอ้อมและพุ่งออกไปอีกด้าน ในทิศทางเดิม กับตอนที่เข้ามา ถึงแม้งานวิจัยนี้จะยังเป็นแค่ทฤษฎี นักวิจัยเชื่อว่า วัสดุที่ล่องหนต่อคลื่นวิทยุน่าจะถูกผลิตขึ้นได้ภายใน 5 ปี
  • 4. วัสดุอันประกอบกันขึ้นด้วยก้านเล็ก ๆ กลุ่มของวงแหวนโลหะ และสิ่งอื่น ที่คล้าย ๆ กัน ที่เรียกว่า เมททะแมทีเรียล (metamaterial) ถูกสร้างขึ้นครั้งแรก โดย เดวิด สมิธ (David Smith) ซึ่งขณะนี้อยู่ที่มหาวิทยาลัย Duke University มลรัฐนอร์ธแคโลไรนา สหรัฐอเมริกา และผู้ร่วมงานของเขาในปี ค.ศ. 2000 สิ่งที่ทา ให้มันไม่ธรรมดาก็คือการที่มันมีดัชนีหักเหเป็นลบ นั่นหมายถึง มันสามารถเบนแสงในทิศทางตรงกันข้ามกับวัสดุธรรมดาทั่วไป นอกจากนี้ คุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้าของมันยังสามารถปรับแต่งตามต้องการด้วย การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในระดับนาโน ตอนนี้ นักวิจัย จอห์น เพนดรี (John Pendry) แห่งมหาวิทยาลัย Imperial College ในกรุงลอนดอน ประเทศอังกฤษ ซี่งทา งานร่วมกับสมิธ และ เดวิด ชูริก (David schurig) แห่งมหาวิทยาลัย Duke University ได้แสดงให้เห็นว่า เมททะแมทีเรียล สามารถนา แสงเดินทางไปรอบๆช่องโพรงภายในเมททะแมทีเรียลได้ ดังนั้นวัตถุใดก็ตามที่วางอยู่ในบริเวณที่เมททะแมทีเรียลห่อหุ้มอยู่นี้ก็จะถูก “ซ่อน”ไว้ เพราะแสงไม่สามารถส่องถึงวัตถุนั้นได้ จะเดินทางอ้อมผ่านไปเท่านั้น และเมื่อคุณมองไปที่มันจากอีกด้านของทางที่แสงเข้ามา ก็จะมองเห็นเหมือนกบัว่าวัตถุไม่ได้อยู่ตรงนั้น ด้วยคุณสมบัติพิเศษของเมททะแมทีเรียล ทา ให้มีปรากฏการณ์ที่น่าอัศจรรย์ใจ คือมันทา ให้คลื่นแสงเดินทางในลักษณะเหมือน ไหลผ่าน รอบ ๆ วัตถุไปใน
  • 5. แบบเดียวกับการไหลผ่านของน้า “ในแง่นี้ น้า มีพฤติกรรมที่แตกต่างไปจาก แสงสักหน่อย ถ้าคุณวางดินสอในน้า ที่กา ลังเคลื่อนไหลอยู่ น้า ก็จะไหลตามธรรมชาติของมันผ่านไปรอบ ๆ ดินสอนั้น และจะกลับมารวมกัน” เพนดรีกล่าว “ถ้าคุณมาดูตอนน้า ไหลผ่านดินสอไปแล้ว คุณก็จะไม่รู้เลยว่ามีการวางดินสอลงไป เพราะน้า ได้ไหลในลักษณะที่เรียบ ๆ เหมือนเดิมแล้ว แต่ แน่นอน แสงไม่ได้มีพฤติกรรมแบบเดียวกบัน้า มันจะกระทบกับดินสอและกระเจิงไป ดังนั้นคุณจึงต้องเอาวัสดุพิเศษมาคลุมรอบ ๆ ดินสอให้แสงไหลผ่านไปรอบ ๆ เหมือนน้า ในแบบที่ลา แสงโค้งผ่านไปอย่างเป็นระเบียบสวยงาม” ในการศึกษานี้ ได้วางปัญหาว่า เมื่อมีโพรงอยู่ในวัสดุชนิดหนึ่ง แล้วคา นวณด้วยสมการของแม็กซ์เวลล์ (Maxwell’s equations) เพื่อหาว่าคุณสมบัติอะไรของวัสดุที่ห่อหุ้มโพรงอยู่นั้นจะทา ให้แสงเบนผ่านไปรอบ ๆ โพรง นักวิจัยพบว่า เพื่อให้สิ่งนี้เกิดขึ้น จา เป็นจะต้องออกแบบให้วัสดุมีคุณสมบัติพิเศษที่ทา ให้แสงเคลื่อนผ่านในวัสดุนั้นไ ด้ช้า (พูดในเชิงสัมพันธ์กัน) ในตา แหน่งที่ไกลจากโพรง และเร็วกว่าในตา แหน่งที่ใกล้โพรง (จริง ๆ แล้ว แสงอาจจะต้องเคลื่อนผ่านด้วยความเร็วเป็นอนันต์ ขณะเดินทางเฉียดพื้นผิวของโพรง ถึงแม้มันอาจจะขัดกบัสัมพัทธภาพถ้าหากแสงนั้นอยู่ภายในช่วงความถี่ที่แน่นอน)
  • 6. เมททะแมทีเรียลน่าจะทา ให้ปรากฏการณ์ทางแสงแบบนี้เกิดขึ้นได้ เพราะเราสามารถออกแบบให้มันมีดัชนีหักเหที่เปลี่ยนแปลงไปจากจุดหนึ่งไปอีกจุด หนึ่งได้ ซึ่งนั่นหมายถึงความเร็วของแสงในเมททะแมทีเรียลจะเปลี่ยนแปลงไปจากจุดหนึ่งไ ปอีกจุดหนึ่งนั่นเอง อุลฟ์ เลออนฮาร์ดท (Ulf Leonhardt) แห่งมหาวิทยาลัย the University of St Andrews ในประเทศอังกฤษ ซึ่งทา งานอิสระจากกลุ่มของเพนดรีก็ได้ข้อสรุปที่ตรงกัน เขาได้บรรยายปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นกับแสงนี้ว่าเป็นเหมือน “มิราจ (mirage)” (เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดจากการที่มีอากาศร้อนที่แตกต่างกันไปเป็นชั้น ๆ จาก ที่พื้นขึ้นไป อันทา ให้แต่ละชั้นมีดัชนีหักเหที่แตกต่างกัน เป็นผลให้แสงจากมุมที่พอเหมาะจากบริเวณเหนือพื้นค่อย ๆ เบนในลักษณะคล้ายกับสะท้อนเข้าตาของ ผู้สังเกตในอีกจุดหนึ่ง อาจเกิดขึ้นได้ในหลาย ๆ แห่ง เช่นในทะเลทราย หรือบริเวณที่พื้นถนนร้อน) เขาเน้นว่า “สิ่งที่พยายามทา คือการนา แสงให้เดินทางไปรอบ ๆ วัตถุ แต่สิ่งสา คัญก็คือต้องทา ให้เกิดการเบนของแสงไปในลักษณะที่ เมื่อแสงพุ่งออกจากวัตถุแล้ว มันมีทิศทางเหมือนเดิมจริง ๆ กับเมื่อตอนเข้ามา ทา ให้คุณถูกลวงตาว่าไม่มีอะไรอยู่ตรงนั้นเลย”
  • 7. ถึงแม้ผลใหม่ที่ได้นี้จะยังเป็นแค่การคา นวณ นักวิจัยหวังว่ามันน่าจะเป็นไปได้ที่นักวิจัยคนอื่นจะสร้างเมททะแมทีเรียลที่สามารถ ทา ให้มีการเปลี่ยนแปลงความเร็วของแสงที่จุดต่าง ๆ ขณะเคลื่อนผ่านได้ตามต้องการ มันน่าจะไม่ยากเพราะนักฟิสิกส์ตอนนี้ก็รู้แล้วว่าจะออกแบบเมททะแมทีเรียลอย่างไร ให้มีคุณสมบัติอย่างนั้นสา หรับคลื่นวิทยุ จริง ๆ แล้ว อุปกรณ์สา หรับการล่องหนในช่วงสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าช่วงนี้ น่าจะปรากฏสู่สายตาได้ภายในแค่ห้าปี ทีมงานของเพนดรีกล่าว อุปกรณ์แบบนั้นอาจจะมีการประยุกต์ใช้ได้หลากหลายทั้งในการทหารและ การสื่อสารไร้สาย “งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าหรือทางทัศนศาสตร์จะสาม ารถทา อะไรได้มากมายเพียงใด หากคุณปรับเปลี่ยนคุณสมบัติในทางแม่เหล็กไฟฟ้าและทางแสงของวัสดุได้ตามต้อง การอย่างไม่จา กัด” กล่าวโดยเลออนฮาร์ดท “แต่แน่นอนว่าในทางปฏิบัติ มันย่อมมีข้อจา กัด งานวิจัยนี้น่าจะ จุดประกายให้มีงานศึกษาใหม่ ๆ เกี่ยวกับเมทะแมทีเรียลออกมา” ที่น่าสนใจ การคา นวณในงานนี้ได้รับอิทธิพลจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ในเรื่องโครงสร้างทางเรขาคณิตของอวกาศที่โค้ง “ในที่นี้
  • 8. เรามีตัวอย่างว่าแนวคิดของสัมพัทธภาพทั่วไปจะใส่เข้าไปในเรื่องของการออกแบบท างทัศนศาสตร์ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และนาโนเทคโนโลยีได้ที่ตรงไหน” กล่าวโดยเลออนฮาร์ดท “มันน่าประหลาดใจมั้ยล่ะ” ชูริกก็ตื่นเต้นกับผลที่ได้นี้พอ ๆ กัน “เรามีกระบวนทัศน์ใหม่ในการออกแบบอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกบัคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไ ด้” เขากล่าว “มันแทบจะจินตนาการ ไม่ถูกเลยถึงการประยุกต์ต่อ ๆ ไปที่จะแตกหน่อจากงานนี้” อนึ่ง ก่อนหน้านี้ทีมนักวิทยาศาสตร์หลาย ๆ ทีมได้เสนอแนวคิดสา หรับสร้างอุปกรณ์ล่องหนไปต่างๆ กัน อย่างเช่นมีการเสนอในทางทฤษฎีว่าให้ใช้วัสดุที่รู้จักกันในชื่อ ซูเปอร์เลนส์ (superlens) ในการหักล้างแสงที่กระเจิงออกจากวัตถุ ปัจจุบันวิธีการนี้ยังทา ให้วัตถุล่องหนได้เมื่อมองจากบางมุมมองเท่านั้น แต่ในอนาคตเมื่อเทคโนโลยีนี้ถูกพัฒนาจนมีประสิทธิภาพสูงขึ้น มีขนาดเล็กลง ตอนนั้นเราอาจจะมีผ้าคลุมล่องหนใช้จริงๆ ก็เป็นได้ แต่อย่างไรก็ตามเทคโนโลยีล่องหนแบบนี้ยังมีข้อจา กัดที่สา คัญอีกประการหนึ่ง นอกเหนือจากที่กล่าวมา คือ หากเรานา อุปกรณ์ดังกล่าวมาคลุมตัวไว้
  • 9. เนื่องจากแสงที่ส่องมายังอุปกรณ์จะถูกเลี้ยวเบนออกไปหมด ทา ให้แสงส่องมาไม่ถึงตาเรา หมายความว่า ไม่เพียงคนอื่นจะมองไม่เรา เราก็จะมองไม่เห็นคนอื่นด้วยเช่นกัน วิทยาศาสตร์เปลี่ยนจินตนาการให้กลายเป็นความจริงขึ้นมา ความรู้ค่อยๆ ลดช่องว่างระหว่างความใฝ่ฝันกับความจริง เทคโนโลยีล่องหนมีแนโน้มว่าจะนา มาใช้จริงได้ ในไม่ช้า แต่สิ่งที่สา คัญกว่าคือจะใช้งานอย่างไร อะไรจะเกิดขึ้นถ้าคนรู้สึกว่าทา อะไรก็ไม่มีใครเห็น จะทา อะไรก็ได้ไม่ต้องรับผิดชอบ เป็นเรื่องที่สังคมจะต้องปรับตัวตามให้ทัน และร่วมกันใช้เทคโนโลยีนี้อย่างสร้างสรรค์
  • 10. บรรณานุกรม http://www.vcharkarn.com/varticle/42439 http://www.rc-plus.net/board/index.php?topic=3054.0

Related Documents