bangkokbiznews

เสกวัตถุลอยตัวด้วยแรงฟิสิกส์

:

นักวิทยาศาสตร์สหรัฐพบวิธีบังคับวัตถุขนาดเล็กให้ "ลอยตัว" โดยอาศัยแรงมหัศจรรย์ของกลศาสตร์ควอนตัม และอาจเป็นกลวิธีนำมาใช้สร้างเครื่องจักรกลระดับนาโน

กรุงเทพธุรกิจ ออนไลน์ : ทีมวิจัยจากสถาบันสุขภาพแห่งชาติในสหรัฐ ศึกษาแรงที่กระทำในระดับโมเลกุล โดยนำโมเลกุลที่ออกแรงผลักกันมาประกอบกัน แรงผลักที่เกิดขึ้นจะทำให้วัตถุลอยตัว และทำให้ชิ้นส่วนอุปกรณ์จิ๋วเคลื่อนไหวโดยปราศจากแรงเสียดสีอย่างสิ้นเชิง

เฟเดอริโก คาปัสโซ นักฟิสิกส์ประยุกต์จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด แมสซาชูเซ็ตส์ ตีพิมพ์งานวิจัยลงวารสาร Nature ฉบับล่าสุด เชื่อว่า การค้นหาแรงรูปแบบดังกล่าว เปิดทางให้กับการพัฒนาอุปกรณ์จิ๋วชนิดใหม่

แม้ว่าทีมวิจัยยังไม่ได้ลงมือทดลองยกวัตถุลอยตัวให้เห็น อย่างน้อยตอนนี้พวกเขาก็ทราบวิธีปฏิบัติ และมั่นใจว่าสำเร็จแน่นอน การค้นพบดังกล่าวได้ยื่นจดสิทธิบัตรแล้ว

"หากลดแรงเสียดสีที่เกิดจากการเคลื่อนไหว และลดการสึกหรอของชิ้นส่วนได้ มันจะเป็นเทคนิคใหม่ซึ่งว่ากันตามทฤษฎีแล้ว จะช่วยปรับปรุงการทำงานของเครื่องจักรกลขนาดเล็กระดับไมครอน หรือเล็กระดับโมเลกุลด้วยซ้ำ " ดร.ดวน อเล็กซานเดอร์ จากสถาบันสุขภาพเด็กและมนุษย์ สังกัดสถาบันสุขภาพแห่งชาติ (เอ็นไอเอช) กล่าว

เทคโนโลยีกลศาสตร์นาโนถูกจับตามองว่า เป็นเทคโนโลยีช่วยปรับปรุงงานวิจัยด้านการแพทย์ และสาขาอื่น

การเปลี่ยนแปลงรูปแบบของโมเลกุล  และการนำโมเลกุลมาประกอบกันเป็นพื้นฐานของการประดิษฐ์เครื่องจักรกลจิ๋ว เพื่อใช้งานด้านการผ่าตัด การผลิตอาหารและเชื้อเพลิง ตลอดจนยังช่วยให้คอมพิวเตอร์ทำงานประมวลผลรวดเร็วขึ้น

เบื้องหลังการค้นพบดังกล่าว เกี่ยวข้องกับความรู้ด้าน "กลศาสตร์ฟิสิกส์" หรือกฎเกณฑ์ที่ควบคุมพฤติกรรมของอนุภาคขนาดเล็กที่สุดของสสาร

การค้นพบล่าสุดเป็นงานวิจัยต่อเนื่องจากสมัยที่คาปัสโซ เป็นรองประธานการวิจัยด้านฟิสิกส์ที่เบลล์แล็บ หน่วยวิจัยของบริษัทลูเซ่นท์ เทคโนโลยี ซึ่งหลังจากควบรวมกิจการเปลี่ยนชื่อเป็น อัลคาเทล-ลูเซ่นท์

"มันเริ่มจากที่ผมลองคิดดูว่า จะเอาแรงในทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตัมที่น่าทึ่ง มาใช้ประโยชน์ได้อย่างไร" คาปัสโซ กล่าว

ก่อนหน้านั้น เบลล์แล็บพยายามหาวิธีพัฒนาอุปกรณ์ชนิดใหม่ที่เรียกว่า เครื่องจักรจุลอิเล็กทรอนิกส์ หรือปัจจุบันรู้จักกันในวงการว่า "เมมส์" (MEMS) เป็นเทคโนโลยีที่ปรากฏอยู่ในเซ็นเซอร์ถุงลมนิรภัยของรถยนต์ เพื่อวัดระดับการลดความเร็วที่ผิดปกติของรถ ซึ่งอาจเกิดจากการชน

เมมส์ยังใช้ประโยชน์ด้านอื่นอีกมากมาย เช่น เซ็นเวอร์วัดแรงดันโลหิตเส้นเลือดหัวใจ

เขารู้ดีว่า อุปกรณ์ในอนาคตจะมีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ จนอาจตกอยู่ในสภาพที่เรียกว่า "แรงคาสซิเมียร์" เป็นแรงดึงดูดที่เกิดขึ้นเมื่อพื้นผิวโลหะขนาดเล็กสัมผัสกันใกล้ชิดมาก จนทำให้ชิ้นส่วนเคลื่อนไหวขยับไม่ได้

ต่อมา  ทีมนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียพบว่า แรงดึงดูดที่เกิดขึ้นอาจพลิกกลับให้เป็นแรงผลักได้ หากนำสสารบางอย่างมาผสมเข้ากัน

ในการทดลอง คาปัสโซและทีมงาน จุ่มลูกโลหะชุบทองลงในของเหลวชนิดหนึ่ง และวัดแรงกระทำที่เกิดขึ้นขณะที่ลูกโลหะเริ่มดูดกับแผ่นโลหะที่เตรียมไว้ แต่เมื่อวางกับแผ่นซิลิก้ากลับผลักออก ซึ่งเขามีแผนทดลองทำให้ลูกโลหะลอยตัวไว้แล้ว