Nano Safety for JorPor series, EP.1 Introduction
เผยแพร่เมื่อ: 06/06/2563....,
เขียนโดย ผู้ช่วยศาสตราจารย์ เกียรติศักดิ์ บัตรสูงเนิน
สาขาวิชาอาชีวอนามัยและความปลอดภัย สำนักวิชาสาธารณสุขศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี
Meet the Academic: Nano Safety for JorPor series...,
ซีรีส์ 1 บทนำ (Introduction)
นาโนเทคโนโลยี (Nanotechnology) คือ เทคโนโลยีที่ศึกษา ทำความเข้าใจ จัดการ และควบคุม อนุภาคที่มีขนาดตั้งแต่ 1 ถึง 100 นาโนเมตร (10 -9 เมตร) ซึ่งมีขนาดใกล้กับขนาดอะตอมของธาตุ (ISO/TS 27687 2008) (OSHA 1999) (Surinder Mann 2006) (OSHA 2013) เพื่อพัฒนาให้วัสดุมีคุณสมบัติ โครงสร้างใหม่ ตามที่ผู้วิจัยต้องการ เช่น ทำความสะอาดตัวเอง (Self-cleaning) ฆ่าเชื้อโรค (Biocide) ลดมลพิษ (Depollution) ความเป็นฉนวนกั้น (Insulation) ตัวนำสาร (Carrier) น้ำหนักเบา (Weightless) รวมถึงมีความแข็งแรงสูง (Strong) ฯลฯ เป็นต้น
อนุภาคนาโน (Nano particle) หรือบางครั้งเรียกว่า Ultrafine Particle คืออนุภาคที่มีขนาดตั้งแต่ 1 ถึง 100 นาโนเมตร (10 -9 เมตร) เราไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่า โดยอนุภาคนาโนมีขนาดเล็กกว่าเส้นผ่าศูนย์กลางของเส้นผมประมาณ 10,000 เท่า เล็กกว่าขนาดของเส้นใยแอสเบสตอส (Asbestos) ประมาณ 1,000 เท่า แสดงดังรูปที่ 1 ดังนั้นการที่จะมองเห็นอนุภาคนาโนนั้นจะต้องใช้เครื่องมือที่มีความละเอียดสูงมากจึงจะสามารถมองเห็นอนุภาคนาโนได้ โดยทั่วไปแล้วจะใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในการศึกษาลักษณะสัณฐานวิทยา (Morphology) ของอนุภาค เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (Transmission Electron Microscopy: TEM) หรือกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (Scanning Electron Microscopy: SEM)
รูปที่ 1: การเปรียบเทียบขนาดอนุภาคนาโน (Particle matter at different sizes) (Peter R. Wich 2017) (Hawk’s Perch 2007)
การจับตัวกันของอนุภาคนาโน
อนุภาคนาโนปฐมภูมิ (Primary nanoparticle หรือ Single nanoparticle) หมายถึง อนุภาคนาโนที่อยู่อิสระ ไม่ได้รวมตัวหรือจับตัวกับอนุภาคนาโนอื่น ๆ แต่โดยทั่วไปแล้วในสภาวะที่เหมาะสมอนุภาคนาโนสามารถจับเกาะกันได้ในสองลักษณะ ได้แก่ การจับตัวกันแบบก้อนรวม (Aggregation) และ การจับตัวกันแบบก้อนเกาะหลวม (Agglomeration)
- การจับตัวกันแบบก้อนรวม (Aggregation)หมายถึง การจับตัวกันของอนุภาคนาโนด้วยพันธะที่แข็งแรง (strong forces) เช่น การจับตัวกันด้วยพันธะโควาเลนต์ (covalent bonds) ด้วยแรงทางพันธะที่แข็งแรงมากจึงยากที่จะแยกอนุภาคนี้ออกจากกันได้โดยง่าย การเกาะกันของอนุภาคแบบนี้ทำให้พื้นที่ผิวน้อยกว่าผลรวมของอนุภาคพื้นที่ผิวย่อย ๆ (individual components) รวมกัน
- การจับตัวกันแบบก้อนเกาะหลวม (Agglomeration) หมายถึง การจับตัวกันของอนุภาคนาโนแบบหลวมๆ ด้วยแรงทางพันธะที่อ่อน (Weak forces) เช่น แรงแวนเดอร์วาล์ว ( van der Waals forces) การเกาะกันของอนุภาคนาโนลักษณะนี้ ทำให้อนุภาคนาโนมีพื้นที่ผิวมาก ซึ่งมากพอๆกับผลรวมของพื้นที่ผิวของอนุภาคนาโนย่อย ๆ รวมกัน เมื่อพื้นที่ผิวมากก็จะสามารถเกิดปฏิกิริยาได้มาก
รูปที่ 2: การจับตัวกันของอนุภาคนาโน (Liu 2013)
บรรณาณุกรม
- Hawk’s Perch. 2007. “An Introduction to Nanotechnology.” Understanding Nano. 2007. http://www.understandingnano.com/introduction.html.
- ISO/TS 27687. 2008. “ISO/TS 27687: Nanotechnologies.” International Organization for Standardization. https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:ts:27687:ed-1:v2:en.
- Liu, Malin. 2013. “Coating Technology of Nuclear Fuel Kernels: A Multiscale View.” https://doi.org/10.5772/55651.
- OSHA. 1999. “Nanotechnology Safety and Health Topic.” Occupational Safety and Health Administration. https://www.osha.gov/dsg/nanotechnology/nanotechnology.html.
- OSHA. 2013. “Working Safely with Nanomaterials.” U.S. Department of Labour, Occupational Safety and Health Administration. https://www.osha.gov/Publications/OSHA_FS-3634.pdf.
- Peter R. Wich. 2017. “Wich Research Lab.” Wich Research Lab. 2017. http://www.wichlab.com/research/.
- Surinder Mann. 2006. “Nanotechnology and Construction.” Nano forum report. United Kingdom: Institute of Nanotechnology. http://nanotech.law.asu.edu/Documents/2009/10/Nanotech%20and%20Construction%20Nanoforum%20report_259_9089.pdf.
