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

Visitors: 7,460