แปลและเรียบเรียง โดย อรวรรณ สัมฤทธิ์เดชขจร
ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ

ทีมวิจัยนาโนจาก Nonwegian University of Science and Technology (NTNU) ประสบความสำเร็จในการพัฒนาแอลอีดีจากวัสดุนาโนที่เปล่งแสงอัลตราไวโอเลต นับเป็นครั้งแรกที่สามารถผลิตแสงอัลตราไวโอเลตได้บนพื้นผิวของแกรฟีน

ภาพจาก https://phys.org/news/2019-04-nanomaterial-mercury.html

เครดิต: AlexanderAlUS/Wikipedia/CC BY-SA 3.0

เมื่อเอ่ยถึง รังสีอัลตราไวโอเลต หรือ รังสียูวี หลายคนคงนึกถึงรังสีจากดวงอาทิตย์ที่เป็นต้นเหตุของมะเร็งผิวหนัง ผิวหมองคล้ำ ฝ้า และต้อกระจก อย่างไรก็ดี รังสียูวีก็มีประโยชน์ เช่น หากร่างกายได้รับในปริมาณที่พอเหมาะก็จะช่วยกระตุ้นให้เกิดการสร้างวิตามินดี อีกทั้งยังมีประสิทธิภาพในการฆ่าแบคทีเรียและไวรัส จึงนิยมใช้ทำความสะอาดพื้นผิว อุปกรณ์การแพทย์ ทำความสะอาดน้ำและอากาศ

รังสียูวีประกอบด้วย ยูวีเอ (315-400 นาโนเมตร) ยูวีบี (280-315 นาโนเมตร) และยูวีซี (100-280 นาโนเมตร) งานวิจัยนี้มุ่งเน้นการนำรังสียูวีซีมาใช้กำจัดแบคทีเรียและไวรัส โดยปกติรังสีนี้ไม่สามารถทะลุผ่านมายังผิวโลกได้ เนื่องจากชั้นของโอโซนและออกซิเจนในบรรยากาศดักจับไว้ อย่างไรก็ดี มนุษย์สามารถสร้างแหล่งกำเนิดรังสียูวีซีได้ แต่ปัญหาที่พบคือ หลอดกำเนิดยูวีซีมักใช้สารปรอท ซึ่งตามอนุสัญญามินามาตะที่มีผลบังคับใช้ตั้งแต่ปี 2017 ให้ทุกประเทศที่ร่วมลงนามยุติการทำเหมืองแร่ปรอท รวมถึงลดการใช้สารปรอทด้วย

เพื่อแก้ปัญหานี้ ทีมวิจัยจาก Norwegian University of Science and Technology (NTNU) ร่วมกับ Professor Katsumi Kishino จาก Sophia University ในกรุงโตเกียว ได้เพิ่มชั้นของแกรฟีนไปในแอลอีดี ทีมวิจัยสนใจแกรฟีน ซึ่งเป็นวัสดุที่แข็งแรงมาก และมีความหนาเพียง 1 ชั้นอะตอมของคาร์บอน โดยนำชั้นของแกรฟีนวางไปบนแก้วเพื่อใช้เป็นแผ่นรอง จากนั้นจึงปลูกลวดนาโนของอะลูมิเนียมแกลเลียมไนไตรด์ไปบนผิวของแกรฟีน อะตอมของแกลเลียมและอะลูมิเนียมจะจัดเรียงบนแกรฟีนอย่างบรรจงภายใต้ไนโตรเจนพลาสมา ในแชมเบอร์สุญญากาศที่อุณหภูมิสูง กระบวนการนี้เรียกว่า Molecular Beam Epitaxy (MBE)

เครื่อง Molecular Beam Epitaxy (MBE) ที่ NTNU

ภาพจาก : https://geminiresearchnews.com/2019/04/new-nanomaterial-to-replace-mercury/

เครดิตภาพ : Idun Haugan, NTNU

หลังจากที่ปลูกลวดนาโนแล้ว ทีมวิจัย NTNU ทำโลหะนิกเกิล/ทอง (Ni/Au) และทอง (Au) สำหรับเป็นจุดสัมผัสด้านบนของลวดนาโนและด้านล่างของแกรฟีน ตามลำดับ เมื่อมีกำลังไฟฟ้าส่งจากแกรฟีนผ่านไปที่ลวดนาโนก็จะเกิดการเปล่งแสงยูวี เนื่องจากแกรฟีนโปร่งใสต่อแสงทุกความยาวคลื่น จึงทำให้แสงที่เปล่งออกมาจากลวดนาโนส่องทะลุผ่านแกรฟีนและแก้วได้

ภาพแสดงการใช้แกรฟีนเป็นแผ่นรองชนิดโปร่งใสสำหรับปลูกลวดนาโนของอะลูมิเนียมแกลเลียมไนไตรด์เพื่อใช้เป็นยูวีแอลอีดี

ภาพจาก: https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.nanolett.8b04607

ทีมวิจัย NTNU หวังว่าผลิตภัณฑ์แอลอีดีชนิดใหม่นี้จะช่วยให้ได้ผลิตภัณฑ์ยูวีซีที่ดีกว่าเดิม พวกเขาได้ออกมาตั้งบริษัท CrayoNano เพื่อพัฒนาฐานอุตสาหกรรมด้านเทคโนโลยียูวี โดยพัฒนายูวีซีแอลอีดีที่ไม่มีพิษ มีราคาถูก มีประสิทธิภาพด้านพลังงาน และสามารถทดแทนหลอดฟลูออเรสเซนส์ที่ใช้ในปัจจุบัน

สนใจอ่านข้อมูลเพิ่มเติมที่

  • https://phys.org/news/2019-04-nanomaterial-mercury.html
  • https://geminiresearchnews.com/2019/04/new-nanomaterial-to-replace-mercury/
  • https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.nanolett.8b04607
  • https://www.techtimes.com/articles/242325/20190426/nanomaterial-that-emits-ultraviolet-light-can-replace-mercury-in-uvc-lamp.htm
Scroll Up