นักวิทยาศาสตร์และวิศวกร จากมหาวิทยาลัยเท็กซัส ได้ประสบความสำเร็จ ในการใช้ กราฟีน (Graphene) ซึ่งเป็นโครงสร้างของคาร์บอนที่หน้าเพียง 1 อะตอม ในการใช้เก็บประจุไฟฟ้าใน ultracapacitor ซึ่งอาจเป็นการเปิดทาง ให้นำไปใช้ในการติดตั้งในระบบของพลังงานที่สามารถนำมาใช้ใหม่ เช่น พลังงานแสงอาทิตย์ หรือ พลังงานลม

วิธีการเก็บพลังงานไฟ้ากลับมาใช้ใหม่ ในปัจจุบันมี 2 วิธี นั่นก็คือ การใช้แบตเตอรี หรือการใช้ ultracapacitor ซึ่งในปัจจุบันมีการใช้งานเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว แต่ก็ยังไม่เป็นที่รู้จักมากนัก

การใช้งาน ultracapacitor ในปัจจุบัน สามารถนำไปใช้เป็นแหล่งพลังงานหลักได้โดยตรง หรือสามารถใช้งานร่วมกับแบตเตอรีหรือเซลล์เชื้อเพลิง ข้อดีของมันที่เหนือกว่าอุปกรณ์เก็บไฟฟ้าแบบเดิมๆ ก็คือ มีความสามารถจ่ายกำลังได้สูงกว่า, มีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า, สามารถใช้งานที่อุณหภูมิหลากหลาย, เบากว่า และมีค่าใช้จ่ายในการดูแลรักษาต่ำกว่า

จากการศึกษาของนักวิจัย ultracapacitor ที่พัฒนามาจากกราฟีน มีความสามารถในการเก็บประจุไฟฟ้าต่อน้ำหนัก มากกว่า ultracapacitor ชนิดอื่นๆ และนักวิจัยคาดการว่า มันจะสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้มากกว่านี้อีก 2 เท่า

ที่มา -EurekAlert

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

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย (Columbia University) ได้ประสบความสำเร็จในการพิสูจน์ว่า กราฟีน (Graphene) ซึ่งเป็นวัสดุที่มีส่วนประกอบของคาร์บอน เป็นวัสดุที่แข็งแรงที่สุดเท่าที่เคยมีการวัดกันมา

กราฟีน เป็นวัสดุที่คาดหวังกันว่าจะใช้ในการพัฒนาอุปกรณ์ระดับนาโน มันประกอบไปด้วยชั้นอะตอมของแกรไฟต์ เรียงกันในรูปทรงหกเหลี่ยมคล้ายรวงผึ้ง เมื่อนำมาม้วนจะได้ท่อในระดับนาโน

จนถึงปัจจุบัน การประมาณความแข็งแรงและความยืดหยุ่น จะตั้งอยู่บนแบบจำลองในคอมพิวเตอร์ การวัดในห้องปฏิบัติการจริงๆ ยังไม่สามารถทำได้ เนื่องจากอุปสรรคสำคัญสองประการ นั่นคือ ความซับซ้อนและข้อจำกัดทางเชิงกล และความยากในการทำตัวอย่างให้เล็กพอที่จะเป็นอิสระจากข้อบกพร่อง

นักวิจัยทำการคัดเลือกกราฟีนมาจำนวนหนึ่ง โดยเฉพาะทีมีอะตอมเดี่ยวอยู่บนพื้นผิวจากผลึกกราฟีนขนาดใหญ่ และทำการวางเหนือรูทรงกลมขนาดเล็กที่เกิดจากการสลักซิลิคอน เพื่อที่จะสร้างฟีล์มที่มีความหนาเพียงหนึ่งอะตอม กราฟีนติดอยู่กับซิลิคอนเพราะว่าแรงดึงดูดระหว่างอะตอม

นักวิจัยทำการทดสอบความแข็งแรง โดยการผลักปลายสุดของอะตอมด้วยรัศมีเล็กมากๆ ชิ้นส่วนของตัวอย่างที่ขาด ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถทดสอบได้ทั้งคุณสมบัติความยืดหยุ่น และคุณสมบัติในการแตกหัก นักวิทยาศาสตร์เก็บค่าการทดลอง 67 ตัวอย่าง จากแผ่นฟีล์มต่างกัน 23 แผ่น

การพิสุจน์ดังกล่าว ทำให้กราฟีนมีความโดดเด่นและนำไปประยุกต์ใช้ได้หลากหลาย เช่น ในทางทหาร อาจนำไปทำเป็นวัสดุสำหรับปีกเครื่องบิน ซึ่งต้องเผชิยกับสภาวะสุดขั้ว เป้นต้น

ที่มา - Physorg

นักวิทยศาสตร์จาก Georgia Tech ได้พัฒนาวิธีการรักษามะเร็งแนวใหม่ โดยการใช้อนุภาคนาโนที่มีคุณสมบัติของแม่เหล็ก ในการจับเซลล์มะเร็งและนำพาออกไปนอกร่างกาย วิธีการนี้ประสบความสำเร็จในระดับห้องปฏิบัติการ และกำลังจะมีการทดสอบในระดับที่สูงขึ้น งานวิจัยชิ้นนี้ตีพิมพ์ใน Journal of the American Chemical Society

นักวิจัยเริ่มทำการทดสอบวิธีการรักษานี้ในหนู หลังจากที่ให้เซลล์มะเร็งในหนู ซึ่งเมื่อนักวิจัยใช้คุณสมบัติของแม่เหล็กในการบังคับให้อนุภาคนาโนดึงเซลล์มะเร็งออกมาบริเวณช่องท้องได้สำเร็จ

นักวิจัยกล่าวว่า ถ้าวิธีการนี้ผ่านการทดสอบในคน ก็จะถือเป็นความหวังใหม่ในการรักษามะเร็ง แทนการใช้แอนติบอดี้ในการรักษาเพียงลำพัง

ที่มา - Physorg

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชิ้นเล็กๆ ในระดับนาโน อาจช่วยให้นักดาราศาสตร์ไขปัญหาใหญ่ในระดับเอกภพ เมื่อมีส่วนช่วยให้นักดาราศาสตร์ สามารถรับรู้แสงที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ซึ่งยังคงหลงเหลือจากการกำเนิดเอกภพ แสงที่มองไม่เห็นนนี้เป็นแสงส่วนใหญ่กว่า 98% ที่ถูกปล่อยออกมาจากบิ๊กแบง ความเข้าใจอันนี้นำเราไปสู่การไขข้อสงสัย ในการเกิดของดวงดาวและแกแล็กซี่เมื่อ 14,000 ล้านปีที่แล้ว

อุปกรณ์ชิ้นนี้มีขนาดเล็กกว่าเส้นผมมนุษย์ 100 เท่า มีความไวในการติดตามแสงในช่วงคลื่น far-infrared (เป็นคลื่นอินฟราเรดที่มีมีความยาวคลื่นมากที่สุด) ซึ่งอยู่เหนือการมองเห็นของมนุษย์

เนื่องจากบรรยากาศของโลกสามารถดูดซับคลื่นแสงในช่วงอินฟราเรดไกล (far-infrared) ได้ดีมาก ทำให้กล้องโทรทรรศน์วิทยุไม่สามารถตรวจพบแสงที่ถูกปล่อยออกมาจางๆ จากดวงดาวเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์จึงเสนอให้มีการสร้างกล้องโทรทรรศน์อวกาศรุ่นใหม่ เพื่อที่จะเก็บข้อมูลของแสงเหล่านี้ และเพื่อให้กล้องโทรทรรศน์อวกาศทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ อุปกรณ์ที่ใช้ตรวจจับจะต้องมีความไวในการตรวจับ ดีกว่าที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน

ตัวตรวจจับคลื่นในระดับอินฟราเรดและระดับเล็กกว่ามิลลิเมตร รู้จักกันในชื่อโบโลมิเตอร์ (Bolometers) สามารถวัดความร้อนที่เกิดจากการดูดซับโฟตอน ซึ่งในปัจจุบันเทคโนโลยีของโบโลมิเตอร์กำลังถึงขีดจำกัดของมันแล้ว

นักวิจัยได้เรียกอุปกรณ์ที่พัฒนาขึ้นมาใหม่ว่า “hot-electron nanobolometer” ซึ่งมีความไวมากกว่าเทคโนโลยีแบบเดิมกว่า 100 เท่า โดยผลิตมาจากโลหะไทเทเนียม (Titanium) และ นิโอเบียม (Niobium) มีความยาวเพียง 500 นาโนเมตรและกว้างเพียง 100 นาโนเมตร โดยใช้กระบวนการผลิตฟีล์มบางและกระบวนการพิมพ์นาโน (Nanolithography) อุปกรณ์ดังกล่าสามารถทำงานได้ที่อุณภูมิ -459 องศาฟาเรนไฮท์ (ประมาณ -272 องศาเซลเซียส) หรือเพียง 1 องศา เหนืออุณหภูมิ 0 องศาสัมบูรณ์

เมื่อโฟตอนมากระทบตัวตรวจจับ จะทำให้อิเล็กตอนในไทเทเนียมร้อนขึ้น แล้วจะมีการถ่ายเทความร้อนไปสู่สภาพแวดล้อม โดยการใช้นิโอเบียมเป็นตัวนำ ซึ่งวิธีการดังกล่าว ทำให้สามารถตรวจจับได้ แม้กระทั่งมีเพียงโฟตอนเพียงตัวเดียวจากรังสีอินฟราเรดไกลมากระทบ

เนื่องจากอุปกรณ์ชิ้นนี้ยังเป็นเพียงต้นแบบ นักวิจัยคาดว่าจะใช้เป็นประโยชน์ได้อย่างเต็มที่ เมื่อกล้องโทรทรรรศน์อวกาศที่ใช้สำรวจย่านคลื่นอินฟราเรดเสร็จในอีก 10 ถึง 20 ปีข้างหน้า

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

นักวิจัยจากสวีเดนและญี่ปุ่น ได้ร่วมกันพัฒนากระดาษชนิดใหม่ ที่ทนทานต่อการฉีกขาด ซึ่งมีความเหนียวพอๆ กับเหล็กหล่อ วัสดุชนิดใหม่นี้มีชื่อเรียกว่า ” cellulose nanopaper” ซึ่งสร้างจากอนุภาคที่มีขนาดเล็กของเซลลูโลส ซึ่งอาจนำไปสู่การประยุกต์ใช้งานในด้านอื่นๆ งานวิจัยชิ้นนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร ACS’ Biomacromolecules

นักวิจัยใช้เซลลูโลสที่ได้มาจากพืช ซึ่งมีความแข็งแรงสูง สามารถแก้ไขปัญหาที่เปิดขึ้นกับวัสดุชนิดอื่น ซึ่งไม่ทนต่อแรงดึงเท่าที่ควร ซึ่งเป็นปัญหาที่เกิดขึ้นได้ทั่วไป นักวิจัยเลยแก้ไขปัญหาดังกล่าว โดยการเพิ่มสารเคมีบางอย่างลงไป ซึ่งสารเคมีนี้จะไปเพิ่มคุณสมบัติให้กับกระดาษนาโน ทำให้สามารถทนต่อแรงดึงได้มากกว่ากระดาษทั่วไป และยังมีความเหนียวมากกว่าเหล็กหล่ออีกด้วย

ที่มา - Physorg

วิศวกรเคมีจาก MIT ได้สร้างตัวตรวจจับอิเล็กทรอนิกส์ ที่มีความไวมากที่สุดเท่าที่เคยสร้างกันมา สำหรับการตรวจจับแก๊สพิษ โดยเฉพาะแก๊สพิษทำลายระบบประสาท อย่างเช่นแก๊สพิษซาริน

เทคโนโลยีดังกล่าว ใช้พลังงานต่ำ, ราคาถูก สามารถพกพาได้สะดวก สามารถติดตั้งเป็นตัวตรวจจับตามอาคาร นอกจากนี้ยังสามารถตรวจจับแก๊สพิษอื่นๆ ได้อีก เช่น แก๊สมัสตาร์ด, แอมโมเนีย, แก๊สพิษ VX

ตัวตรวจจับดังกล่าว สามารถตรวจจับโมเลกุลของแก๊สพิษซาิรินได้ในระดับ 1 เฟมโตโมล (ประมาณ 1 ล้านโมเมกุล) หรือคิดเป็นความเข้มข้นประมาณ 25 ใน ล้านล้าน ส่วน

แก๊สพิษซาริน ได้ถูกนำมาใช้ในการก่อการร้ายในสถานีรถไฟใต้ดินของกรุงโตเกียว ประเทศญี่ปุ่น เมื่อปี 1995 ซึ่งส่งผลให้มีผู้เสียชีวิตจำนวน 12 คน และบาดเ็จ็บอีกเป็นจำนวนมาก ซึ่งตัวตรวจจับที่ได้รับการพัฒนาขึ้นมานี้ สามารถตรวจจับได้ไวกว่าปริมาณที่ก่อให้เกิดอันตรายต่อร่างกาย

นักวิจัยสร้างตัวตรวจจับความไวยิ่งยวด โดยการนำท่อคาร์บอนนาโน มาเรียงผ่านไมโครอิเล็กโทรด แต่ละท่อประกอบไปด้วยโครงข่ายของคาร์บอนอะตอมหนึ่งชั้น ม้วนเป็นทรงกระบอกยาว โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 1 ใน 50,000 ของเส้นผมมนุษย์ เปรียบเหมือนเส้นลวดในระดับโมเลกุล โดยกินพลังงานเพียงแค่ 0.0003 วัตต์ ซึ่งแต่ละตัวสามารถทำงานโดยใช้แบตเตอรีเพียงก้อนเดียวตลอดอายุการใช้งานของมัน

เมื่อมีโมเลกุลของแก๊สเป้าหมายมากระทบ คุณสมบัิติการนำไฟฟ้าก็จะเปลี่ยนไป ซึ่งสามารถระบุชนิดได้โดยคุณสมบัติของการนำไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

ที่มา - Physorg

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์ (Queensland University) ได้พัฒนาเทคโนโลยี ที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับงานวิจัยหรืองานด้านการแพทย์ โดยเฉพาะการตรวจโรค

Krassen Dimitrov จาก Australian Institute for Bioengineering & Nanotechnology ได้ทำการพัฒนาบาร์โคดเรืองแสง (Fluorescent Barcodes) ที่มีชื่อเรียกว่า nanostring ซึ่งโดดเด่นด้านความไวและความแม่นยำ มากกว่าวิธีเดิมๆ ที่ใช้กันอยู่

ระบบ nanostring สามารถนับจำนวนของโมลกุลทางชีวภาพได้อย่างแม่นยำ ทำให้เราสามารถได้ข้อมูล ที่มีความถูกต้องและแม่นยำสูง สำหรับ gene expression

ข้อมูลที่ได้จะมีข้อดีกว่าการทำ gene expression แบบอื่น เช่น การทำ microarray ที่มีความแม่นยำน้อยกว่า

ที่มา - Physorg