แสงไม่สามารถส่องผ่านวัถถุทึบแสง ไม่ว่ามันจะมีความบางแค่ไหนก็ตาม แต่อย่างไรก็ตาม นักฟิสิกส์ได้แสดงให้เห็นว่า ถ้ามีการจัดรูปแบบของคลื่นแสงดีๆ แล้วให้ผ่านไปยังช่องเล็กๆ ที่กระจายอยู่ในวัตถุ ก็จะทำให้แสงสามารถส่องผ่านได้

วัตถุเช่น กระดาษ, ผ้าใบ และนม ถูกจัดให้เป็นวัตถุทึบแสง เนื่องมาจากคุณสมบัติที่ทำให้แสงกระจาย เมื่อแสงเดินทางมากระทบ ก็จะทำให้หักเหไปในทุกทิศทาง

แต่ในทางทฤษฏี มีการคาดหมายกันว่า ในเนื้อวัตถุจะมีช่องขนาดเล็กๆ พอให้แสงสามารถผ่านไปได้ ในปี 1980 นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้ทฤษฏีเมทริกซ์แบบสุ่ม (random matrix theory) แสงให้เห็นว่า ยิ่งวัตถุมีความหนาก็จะมีช่องดังกล่าวน้อยลง แต่ทว่า แม้กระทั่งวัตถุที่หนาที่สุด ก็ยังมีช่องดังกล่าวอยู่

Allard Mosk และ Ivo Vellekoop สองนักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัย Twente ประเทศเนเธอร์แลนด์ ได้แสดงให้เห็นวิธีหาช่องดังกล่าว และสาธิตวิธีการควบคุมรูปทรงาของแสง ที่ทำให้สามารผ่านช่องดังกล่าวได้

ในการทดลองนี้ นักฟิสิกส์ได้ทำการโฟกัสลำแสงเลเซอร์ ไปยังชั้นทึบแสงของ white zinc oxide (เป็นวัสดุที่จิตรกรใช้กัน) และทำการวัดแสงที่ปรากฏออกมาจากอีกด้าน และใช้ข้อมูลที่ได้ในการควบคุมรูปทรงของแสง โดยการป้อนข้อมูลกลับไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์

ในการที่จะเปลี่ยนรูปทรงของแสง นักฟิสิกส์ทำให้คลื่นแสงบางส่วนเดินทางช้าลง โดยการใช้ผลึกเหลว ทำให้เกิดการแทรกสอดกับแสงส่วนอื่น และในที่สุด ทำให้ปริมาณแสงที่ตกกระทบกับตัวกล้องเพิ่มมากถึง 44% เมื่อเทียบกับแสงที่ไม่ได้มีการเปลี่ยนรูปทรงในตอนแรก

เมื่อนักฟิสิกส์เพิ่มความหนาของวัตถุให้หนามากขึ้น แสงก็สามารถส่งผ่านได้เหมือนเดิม ซึ่งจากการคำนวน 2 ใน 3 ของแสงสามารถผ่านไปได้ ซึ่งตรงกับทฤษฏีที่ได้คาดการณ์ไว้

ผลที่ได้จากการทดลองนี้ สามารถนำไปประยุกต์กับงานได้หลากหลายสาขา เช่นในทางการแพทย์, การผลิตชิป และในอนาคต นักวิจัยยังสามารถนำไปสู่ การเข้าใจคลื่นวิทยุได้ดียิ่งขึ้น

ที่มา - Physorg

นักวิจัยจากสหรัฐได้รายงานถึงการพัฒนาบอลลูน ที่มีขนาดเล็กที่สุดในโลก สร้างจากโครงสร้างของกราไฟท์เพียงชั้นเดียว มีความหนาเพียง 1 อะตอม ซึ่งทำให้โมเลกุลของอากาศไม่สามารถซึมผ่านได้ รวมถึงโมเลกุลของฮีเลียมอีกด้วย

บอลลูนอันนี้ สามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นเซนเซอร์, เครื่องกรอง หรือแม้กระทั่งการเก็บภาพของวัสดุในระดับอะตอม

กราฟีน ซึ่งเป็นกราไฟท์ที่มีโครงสร้างเพียงชั้นเดียว มีความเหมาะสมทั้งทางด้านความเสถียรและคุณสมบัติในการนำไฟฟ้า นักวิจัยต้องการหาทำตอบว่าเมมเบรนในระดับอะตอม น่าจะสามารถป้องกันไม่ให้โมเลกุลของก๊าซรั่วไหลออกไปได้ และน่าจะง่ายต่อการรวมเข้าไว้ในอุปกรณ์อื่นๆ

จากข้อมูลที่ได้แสดงให้เห็นว่า กราฟีนเมมเบรนสามารถป้องกัน ไม่ให้แม้กระทั่งโมเลกุลของก๊าซขนาดเล็กสุดซึมผ่านได้ นอกจากนี้ยังสามารถรวมเข้ากับโครงสร้างขนาดเล็กได้เป็นอย่างดี

ที่มา - Physorg

CERN ได้ประกาศเมื่อวันที่ 7 สิงหาคมที่ผ่านมา ในการที่จะเริ่มเดินเครื่องเร่งอนุภาค Large Hadron Collider (LHC) ในวันที่ 10 กันยายน หลังจากได้ข้อสรุปในการเดินเครื่องเล่นอนุภาคตัวใหม่ ซึ่งจะมีการถ่ายทอดการเดินเครื่องผ่านทางโทรทัศน์ Eurovision อีกด้วย

เครื่อง LHC ถือเป็นเึครื่องเร่งอนุภาคที่ทรงพลังมากที่สุดในโลก สามารถสร้างลำแสงอิเล็กตรอนที่มีพลังงานมากกว่าเดิม 7 เท่า และมีความเข้มของแสงมากกว่า 30 เท่า หากสามารถเดินเครื่องไปจนเต็มประสิทธิภาพภายในปี 2010

ที่มา - Physorg

ชื่อหัวข้อคงไม่เป็นการกล่าวเกินจริงไปเท่าไหร่นัก หากพิจารณาจำนวนเอกสารของนักวิทยาศาสตร์ชาวจีน ที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารทางวิชาการ ที่มีจำนวนเพิ่มขึ้นอย่างน่าประหลาดใจ

วิทยาศาสตร์นาโน, การคำนวนเชิงควอนตัม และตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง ทั้งสามอย่างนี้ถือเป็นงานวิจัยที่เป็นจุดเปลี่ยนในวงการฟิสิกส์ และมีปริมาณที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดเช่นในงานวิจัยด้านวิทยาศาสตร์นาโน อย่างน้อยจะต้องมีนักวิทยาศาสตร์จากจีนเป็นผู้แต่งร่วม นับเป็นสิบเท่าตั้งแต่ปี 2000 เป็นต้นมา และเพิ่มขึ้นกว่า 10,500 หัวข้อ ในปี 2007

ตอนนี้จีนสามารถไล่ทันอังกฤษและเยอรมัน ในด้านจำนวนของเอกสารที่ได้รับการตีพิมพ์ และเริ่มเบียดสหรัฐมาติดๆ ถ้าเกิดผลลัพธ์ยังเพิ่มขึ้นแบบนี้ไปเรื่อยๆ จะทำให้หัวข้อทั้งหมดชนะสหรัฐได้ในปี 2012

นอกจากจำนวนเอกสารที่ใช้เป็นตัวชี้ชัดแล้ว ความสามารถในการเป็นผู้นำทางด้านวิทยาศาสตร์ของจีน ยังถูกแสดงให้เห็นในอีกหลายกรณี ในเดือนมีนาคมปีนี้ นักวิทยาศาสตร์จากญี่ปุ่น ประสบความสำเร็จในการพัฒนา ตัวนำยิ่งยวดที่มีส่วนผสมของเหล็กที่อุณหภูมิต่ำกว่า 26 เคลวิน หลังจากนั้นเพียงแค่หนึ่งเดือน นักวิทยาศาสตร์จากจีนก็ประสบความสำเร็จในการต่อยอดงานวิจัยเดียวกัน โดยสามารถเพิ่มอุณหภูมิไปได้ถึง 52 เคลวิน

สงสัยวิธีการ C&D ของจีนจะใช้ได้ผลจริงๆ

ที่มา - Physorg

นักวิทยาศาสตร์ของเกาหลีใต้ ได้ทำการทดลองเดินเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ฟิวชัน ถือเป็นก้าวสำคัญของพลังงานสะอาดที่สามารถนำมาใช้ได้ไม่สิ้นสุด

เตาปฏิกรณ์ KSTAR ได้สาธิตการสร้างสนามพลาสมาความร้อนสูง โดยเป็นเตาปฏิกรณ์เครื่องแรกของโลกที่สามารถสร้างพลาสมาได้ ซึ่งกำลังเป็นที่สนใจของนักวิทยาศาสตร์ในการนำมาใช้งานเชิงพาณิชย์

KSTAR เป็นเตาปฏิกรณ์ต้นแบบของโครงการ ITER (International Thermonuclear Experiment Reactor) ในฝรั่งเศส ซึ่งเป็นโครงการที่จะจำลองการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ของดวงอาทิตย์ เพื่อพลังงานที่ไม่มีวันหมด

เตาปฏิกรณ์ KSTAR เป็นเตาปฏิกรณ์ที่ใช้สนามแม่เหล็ก (Magnetic confinement fusion) ในการกักเก็บเชื้อเพลิงที่ใช้ทำปฏิกิริยาในรูปของพลาสมา ส่วนเตาปฏิกรณ์อีกชนิดหนึ่งมีชื่อเรียกว่า ICF (Inertial confinement fusion) ซึ่งจะใช้ความร้อนและความดัน ในการบีบอัดเชื้อเพลิงให้อยู่ในรูปทรงกลมเล็กๆ

การสาธิตประสบความสำเร็จเป็นอย่างดี หลังจากทำการเดินเครื่องเป็นเวลาหลายเดือน และถูกสังเกตโดยนักวิทยาศาสตร์ท้องถิ่นและต่างชาติ

KSTAR ถูกสร้างขึ้นเมื่อเดือนกันยายนปีที่แล้ว ด้วยงบประมาณ 306 ล้านดอลลาร์ โดยเป็นความร่วมมือกันระหว่าง สหรัฐ, ญี่ปุ่น, จีน, รัสเซีย, และสหภาพยุโรป

เกาหลีใต้เป็นประเทศที่มีทรัพยากรธรรมชาติน้อย มีการใช้เตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบพิชชันเป็นปริมาณ 40% ของพลังงานทั้งหมด

ที่มา - Physorg

ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Northeastern ได้ตีพิมพ์งานวิจัยซึ่งก่อให้เกิดการค้นพบครั้งยิ่งใหญ่ในสาขานาโนโฟโตนิก ซึ่งเป็นการศึกษาเกี่ยวกับแสงในระดับของนาโน

นักวิจัยได้ใช้ประโยชน์จากกระบวนการพิมพ์ในระดับนาโน (Nanolithorgraphy), กระบวนการผลิตแผงวงจรในระดับอุตสาหกรรม ทำให้สามารถสร้างเลส์เว้ารวมแสงในระดับนาโน ที่ทำงานในคลืนความถี่อินฟราเรด สามารถนำไปใช้ในการสื่อสารเชิงแสง หรือการทำวงจรที่ใช้แสงในการสื่อสารแทนการใช้ไฟฟ้า เป็นการช่วยเพิ่มความสามารถในการเก็บข้อมูล และสามารถนำไปสร้างตัวรับภาพ คุณภาพสูงและละเอียดมากกว่าเดิม

Sri Sidhar หัวหน้าทีมวิจัย ได้อธิบายถึงการนำงานวิจัยชิ้นนี้ไปใช้ว่า สามารถนำไปปรับปรุงคุณภาพของเซนเซอร์ที่ใช้รับภาพในปัจจุบัน ให้มีความไวที่มากขึ้น, มีการรับกวนน้อยลง และสามารถผสานอุปกรณ์ที่ใช้แสงกับอุปกรณ์ที่ใช้ไฟฟ้าให้อยู่ในชิปตัวเดียวกัน ซึ่งสามารถใช้ประโยชน์จากทั้งแสงและอิเล็กตรอน เป็นการเพิ่มคุณภาพของตัววงจร ซึ่งถือเป็นหัวใจสำคัญของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมด

ที่มา - Phyorg

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเพนซิลวาเนีย (University of Pensylvania) ได้สร้างอุปกรณ์เก็บข้อมูล ที่อยู่บนพื้นฐานของลวดนาโน (Nanowire) ซึ่งสามารถเก็บข้อมูลเป็นจำนวนบิตได้มากกว่าหน่วยความจำแบบทั่วไป แทนที่จะเก็บข้อมูลอยู่ในรูปของ “0”, “1” ก็จะสามารถเก็บได้เป็น “0”, “1” และ “2” ความสามารถดังกล่าว นำไปสู่การพัฒนาอุปกรณ์เก็บข้อมูลรุ่นถัดไป ซึ่งมีความจุของข้อมูลสูงกว่าเดิม

ลวดนาโนที่ทางทีมวิจัยนำมาใช้ มีลักษณะโครงสร้างคล้ายกับสาย โคแอ็กเชียล (Coaxial) โดยส่วนของแกนทำด้วยสารประกอบระหว่าง เจอร์เมเนียม, เงิน, เทลลูเรียม หรือ Ge2Sb2Te5 ในขณะที่ส่วนนอกสร้างมาจาก เจอร์มันเนียม เทลลูไรด์ หรือ GeTe

เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงความร้อนให้กับลวดนาโน ส่วนของแกนและเปลือกจะเปลี่ยนจากผลึก กลายเป็นรูปร่างที่ไม่แน่นอน ซึ่งสองสถานะนี้จะมีความต้านทานไฟฟ้าที่แตกต่างกัน ความต้านทานไฟฟ้าต่ำเมื่อแก่นและเปลือกอยู่ในสภาวะเป็นผลึก และจะมีความต้านทานสูงเมื่อทั้งแก่นและเปลือกอยู่ในสภาวะไร้รูปร่าง (Amorphous) ซึ่งจะนำมาใช้แทนค่าบิต 0 และ 1

บิตที่สามจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อ แกนมีสถานะเป็นผลึกและเปลือกมีสภาวะไร้รูปร่าง (หรือกลับกัน) ซึ่งให้ค่าความต้านทานที่ต่างออกไป

นอกจากความจุที่เพิ่มสูงขึ้นแล้ว การใช้ลวดนาโนสามารถช่วยลดขนาดของอุปกรณ์ลงได้ และการผลิตหน่วยความจำสามารถทำได้มากขึ้น เนื่องมาจากขนาดที่เล็กลงนั่นเอง

ที่มา - Physorg

หนังสือสามารถเก็บตัวอักษรที่ถูกพิมพ์หรือเขียนเอาไว้ได้ ก็เพราะอะตอมของของแข็งไม่สามารถเคลื่อนที่ได้มากนัก ซึ่งทำให้ตัวอักษรและรูปภาพสามารถคงอยู่ได้นานนับศตวรรษ แต่การพยายามเก็บรูปภาพหรือตัวอักษรไว้ในตัวกลางที่เป็นแก๊ส ทำได้ลำบากมาก เนื่องจากอะตอมสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ

แต่ไม่มีสิ่งใดยากเกินความพยายาม เมื่อนักฟิสิกส์จาก Technion-Israel Institute of Technology ร่วมมือกัีบ Weizmann Institute of Science ประเทศอิสราเอล ได้ทำการสาธิตวิธีเก็บภาพไว้ในกลุ่มไอของอะตอม ซึ่งวิธีการดังกล่าว ตั้งอยู่บนคุณสมบัติพื้นฐานของแม่เหล็กไฟฟ้าและความโปร่งแสง นักวิจัยสามารถเก็บรูปภาพที่มีความซับซ้อน ไว้ได้เป็นเวลาประมาณ 30 มิลลิวินาที ในกลุ่มแก๊สของธาตุ รูบิเดียม (Rubidium) และเพื่อให้คุณภาพที่ดีกว่าเดิม นักวิจัยยังพัฒนา วิธีการลดผลกระทบจากการกระจายของอะตอมในแก๊สอีกด้วย

ในขั้นตอนแรก นักวิจัยจต้องทำการเก็บรูปภาพที่ต้องการไว้ในลำแสง เมื่อลำแสงไปกระทบอะตอมของแก๊ส จะทำให้เกิดการดูดซึมและกระตุ้นอะตอม แต่เมื่อลำแสงที่สองถูกฉายไปที่แก๊สดังกล่าว จะทำให้อะตอมอยู่ในสถานะพิเศษ ทำให้ลำแสงแรกผ่านกลุ่มของแก๊สไป จากกหลักการทำงานดังกล่าว เมื่อหยุดฉายลำแสงที่สอง ลำแสงแรกก็จะหยุดและถูกเก็บไว้อย่างชั่วคราวในกลุ่มไอ และเมื่อมีการฉายลำแสงที่สองอีกครั้ง ลำแสงแรกก็จะได้คืนกลับมา

ประโยชน์ของเทคนิคดังกล่าว สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในอุปกรณ์สารสนเทศแบบควอนตัม, หน่วยความจำแบบควอนตัม เป็นต้น

ที่มา - Physorg

นักวิจัยทางด้านวัสดุ จาก National Institute of Standards and Technology ได้ทำการพัฒนาที่ทำให้ง่ายขึ้น ในการผลิตควอนตัมดอท (Quantum dots) คุณภาพสูง สามารถละลายน้ำได้ ซึ่งเหมาะสำหรับงานวิจัยทางชีวะ โดยการใช้เครื่องไมโครเวฟที่มีอยู่ตามห้องปฏิบัติการ กระบวนการดังกล่าวสามารถหลีกเลี่ยงปัญหาที่เกิดขึ้น ในกระบวนการแบบเดิมๆ ในการสร้างควอนตัมดอท ทำให้ได้ควอนตัมดอทที่มีความเสถียรและสว่างมากขึ้น

ควอนตัมดอท คือ คริสตัลที่ถูกออกแบบให้เล็กในระดับนาโน โดยใช้องค์ประกอบของสารกึ่งตัวนำ ชื่อของควอนตัมดอทได้มาจาก ปริมาณที่น้อยมากจนสามารถทำให้เกิดภาวะเรืองแสง ได้ในรูปร่างและสีที่แตกต่างกัน ควอนตัมดอทมักจะถูกนำไปใช้ติดกับโปรตีนบางชนิดด้วยจุดประสงค์ที่ต่างกัน ทำให้มันเป็นเครื่องมือที่นักวิจัยนิยมใช้งานกันมาก โดยเฉพาะงานวิจัยเกี่ยวกับการตรวจหามะเร็ง, ติดตาม biomarker และเซลล์

การสร้างควอนตัมดอทคุณภาพสูงสำหรับงานวิจัยทางชีวะเป็นเรื่องยาก เนื่องจากองค์ประกอบของสารกึ่งตัวนำมักจะมีส่วนผสมของแคดเมียมและซีเลเนียม ซึ่งสารทั้งสองชนิดนี้เป็นพิษต่อร่างกาย ทำให้ต้องห่อหุ้มสารดังกล่าวด้วยเปลือกของสังกะสีหรือกำมะถัน และการที่จะทำให้มันสามารถละลายน้ำได้ นักวิทยาศาสตร์ต้องทำการแนบ สารประกอบอินทรีย์ที่มีโมเลกุลสั้น ซึ่งมีชื่อเรียกว่า ลิแกน (ligand) เข้าไปในอะตอมของสังกะสี ซึ่งการเพิ่มเข้าไปของลิแกน อาจทำให้คอวนตัมดอทไม่เรืองแสงกับโปรตีนบางชนิด

เพื่อที่ทำให้กระบวนการผลิตสามารถทำได้ง่ายขึ้น ทางนักวิจัยจาก NIST ได้ใช้การช่วยเหลือจากไมโครเวฟ การใช้คลื่นไมโครเวฟสามารถช่วยลดสารเคมีและอุณหภูมิที่ใช้ในการเกิด ปฏิกริยาได้มากกว่าครึ่ง สำหรับกระบวนการที่ใช้ในทางการค้าทั่วไป

ที่มา - EurekAlert

ความเร็วปกติของแสงในสุญญากาศมีค่าประมาณ 300,000 กิโลเมตรต่อชั่วโมง แต่การเปลี่ยนตัวกลางในการเดินทางของแสง นักฟิสิกส์สามารถทำให้แสงมีความเร็วลดลง และอาจจะสร้างมาตรวัดการแทรกสอด ที่มีความไวสูงขึ้นมาได้

Stefania Residori, Umberto Bortolozzo นักฟิสิกส์จาก Institut Non Lineaire de Nice และ Jean-Pierre Huignard นักฟิสิกส์ จาก Thales Research and Technology ได้ประสบความสำเร็จในการใช้ผลึกเหลวช่วยลดความเร็วของแสง โดยสามารถลดความเร็วให้เหลืออยู่เพียง 0.2 มิลลิเมตรต่อวินาที ซึ่งถือว่าช้าที่สุดเท่าที่เคยมีมา งานวิจัยดังกล่าวได้รับการตีพิมพ์ใน Physical Review Letters

กุญแจสำคัญที่ทำให้นักวิจัยประสบความสำเร็จ คือการใช้คุณสมบัติการกระจายแสง ร่วมกับการผสมคลื่นโฟตอนสองตัว เมื่อนักวิจัยเล็งลำแสงสองชนิดที่ต่างกัน อันแรกเป็นแสงที่มีความเข้มต่ำ อีกอันเป็นลำแสงที่มีความเข้มสูง ไปยังหลอดที่มีผลึกเหลวอยู่ ซึ่งผลึกเหลวจะประพฤติตัวเสมือนเป็นภาพสามมิติ และจะแบ่งลำแสงใหญ่ๆ ออกเป็นลำแสงย่อยๆ กระจายออกไปหลายทิศทาง ลำแสงที่หักเหแต่ละอันจะมีความหน่งที่ไม่เท่ากัน ขึ้นอยู่กับเส้นทางการเดินของแสงในผลึกเหลว

นักวิจัยได้ลองใช้เทคนิคดังกล่าวในการสร้างภาพหน่วง โดยกำหนดภาพขนาด 1 ตารางเซนติเมตร บนลำแสงที่ความเข้มน้อย เ็ป็นระยะเวลา 180 มิลลิวินาที และฉายภาพบนลำแสงที่มีความเข้มสูง ลำแสงผลลัพธ์ที่ได้แสดงให้เห็นว่า ภาพมีระยะเวลาหน่วงจากปกติถึง 82 มิลลิวินาที

ที่มา - Physorg