นักวิจัยชาวอเมริกันใช้นาโนวิทยาส่งเสริมการพัฒนาเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และการแพทย์

นักวิจัยชาวอเมริกันกำลังกำหนดแนวโน้มในด้านนาโนวิทยา โดยใช้การควบคุมในระดับอะตอมเพื่อเร่งการพัฒนาในหลายๆ ด้าน ไม่ว่าจะเป็นอิเล็กทรอนิกส์, การเก็บพลังงาน, การทำปฏิภาณ, การตรวจจับ และการแพทย์ "ที่อาร์โกน (Argonne), นักประดิษฐ์ที่ยอดเยี่ยมที่สุดในโลกกำลังกำหนดนาโนวิทยาให้กลายเป็นการค้นพบรุ่นต่อไป โดยนำไอเดียที่เคยดูเหมือนเป็นไปไม่ได้มาสู่ระดับที่เป็นไปได้" ดร. แกรี วิเดอร์เรคต์ (Gary Wiederrecht), ผู้อำนวยการศูนย์วัสดุขนาดนาโนเมตรและภาควิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีนาโนเมตรของอาร์โกน ได้กล่าว

ในระดับนาโนเมตร, คุณสมบัติของสสารอาจเปลี่ยนแปลงอย่างมาก นาโนวิทยาสมัยใหม่มีหลักการง่ายๆ คือ เมื่อสสารมีขนาดเล็กพอ, พฤติกรรมของมันจะแตกต่างไป ในระดับนาโนเมตร, คุณสมบัติของสสารเปลี่ยนแปลงอย่างมากเพราะผลของผลของควอนตัมและแรงที่กระทำต่อพื้นผิวของวัสดุ (เช่น แรงสถิตย์และปฏิสนธิระหว่างโมเลกุล) "นาโนวิทยาทำให้ตื่นเต้นเพราะมันสุดท้ายแล้วเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ธรรมดาที่เกิดขึ้นเมื่อวัสดุจากโลกใหญ่ลดลงเข้าสู่ระดับนาโนเมตร, อะไรๆ ก็เริ่มทำงานในแบบที่ต่างออกไป" วิเดอร์เรคต์กล่าว

การเปลี่ยนแปลงที่ไม่ธรรมดาของนาโนวิทยา

ในระดับนาโนเมตร, คุณสมบัติใหม่ๆ จะปรากฏขึ้น — ทางออปติกส์, ทางไฟฟ้า, ทางเคมี — ซึ่งในระดับที่ใหญ่กว่านั้นไม่มีเลย นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรใช้การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ในการสร้างเทคโนโลยีที่มีอิทธิพลที่เคยเป็นไปไม่ได้ อาร์โกนมีความเป็นเลิศในการวิจัยวัสดุ, วิทยาศาสตร์โฟตอน และเครื่องมือที่ทันสมัยในกระบวนการทำให้นาโนวิทยาทันสมัย เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักวิจัยของอาร์โกนพัฒนาเครื่องมือที่โลดแล่นเพื่อนำมากำหนดให้นักวิทยาศาสตร์สามารถทำการทำนาย, เข้าใจ และวิศวกรรมสสารในระดับอะตอม

แหล่งแสงขั้นสูง (APS) ของอาร์โกนเสร็จสิ้นการสร้างในปี 1995 และปัจจุบันได้กลายเป็นแหล่งรังสีเอ็กซ์ X สมดุลระดับโลกที่สว่างที่สุด การปรับปรุงทั่วไปของมันคาดว่าจะเสร็จในปี 2026 โดยจะเพิ่มความสว่างของลำรังสีเอ็กซ์ X เพิ่มขึ้น 500 เท่า เพื่อให้นักวิจัยสามารถทำการภาพถ่ายโครงสร้างอะตอมได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น และติดตามการเกิดความเสียหายในวัสดุในขณะที่มันได้รับแรงกดดันจากสภาวะต่างๆ ในสถานการณ์ต่างๆ ตามข่าว, แหล่งนาโนโพรบ (ISN) ของอาร์โกนเป็นเครื่องมือใหม่ที่ทรงพลัง ซึ่งจะขยายความสามารถในการภาพถ่ายของอาร์โกนไปสู่ด้าน "การศึกษาในสภาวะจริง" โดยนักวิจัยสามารถสังเกตการทำงาน, การปรับตัว และการทำลายของวัสดุในสภาวะจริง

การปรับปรุงที่สำคัญของแหล่งแสงขั้นสูง

นี่เป็นก้าวสำคัญสำหรับพลังงาน, อิเล็กทรอนิกส์, ระบบควอนตัม และการทำลายที่ทันสมัย "APS เป็นหนึ่งในเครื่องยนต์ระดับโลกในการเข้าใจสสาร" ดร. ซาร่า วิโกลด์ (Sarah Wiegold), นักฟิสิกส์ของอาร์โกนกล่าว "ISN ขยายความได้เปรียบนี้โดยการเพิ่มมิติที่สำคัญอย่างยิ่ง: ความสามารถในการตรวจสอบพฤติกรรมนาโนเมตรในสภาวะการทำงานจริง" ISN เชื่อมต่อกับเทคโนโลยีที่สมบูรณ์เสมอกันของ APS, ซึ่งตรวจสอบวัสดุในลำดับของความยาว, ลำดับของเวลา และลำดับของความคมชัดต่างๆ และการรวมความสามารถเหล่านี้สร้างความเข้าใจที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นของวัสดุที่ซับซ้อน — จากการเกิดขึ้นของพฤติกรรมในระดับอะตอมและนาโนเมตรไปสู่ประสิทธิภาพระดับระบบ

ศักยภาพในการใช้งานของนาโนวิทยาศาสตร์

การพัฒนาของนาโนวิทยาศาสตร์มีผลกระทบอย่างมากต่อด้านอิเล็กทรอนิกส์, เทคโนโลยีการแพทย์ และด้านอื่นๆ เพราะในระดับนาโนเมตร, คุณสมบัติของสสารจะปรากฏความเปลี่ยนแปลงใหม่ๆ ซึ่งสามารถก่อให้ในการใช้งานทางเทคโนโลยีที่สมบูรณ์ใหม่ๆ การปรับปรุงของแหล่งแสงขั้นสูงของอาร์โกนและนาโนโพรบ (ISN) จะทำให้นักวิจัยสามารถตรวจสอบและเข้าใจพฤติกรรมของวัสดุได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น ซึ่งสำคัญมากสำหรับการพัฒนาที่ทำลายในด้านพลังงาน, อิเล็กทรอนิกส์ และการทำลายที่ทันสมัย การรวมเทคโนโลยีเหล่านี้ไม่เพียงแต่เพิ่มความลึกในการวิจัยวัสดุ แต่ยังให้มุมมองที่กว้างขวางยิ่งขึ้นสำหรับการสร้างนวัตกรรมในอนาคต