รู้ไหมว่า...แสงซินโครตรอนไขโครงสร้าง “วัสดุสองมิติ” ที่บางระดับอะตอมได้

       เป็นเวลากว่า 10 ปีแล้วที่ อังเดร ไกม์ (Andre Geim) และ คอนสแตนติน โนโวเซลอฟ (Konstantin Novoselov) ได้รับรางวัลโนเบลจากการค้นพบสมบัติพิเศษของวัสดุสองมิติที่เรียกว่า กราฟีน (Graphene) ซึ่งมีสมบัติใหม่ที่ไม่เคยพบในวัสดุใดๆ มาก่อน โดยวัสดุดังกล่าวเกิดจากการเรียงตัวกันเป็นผลึกที่เป็นระเบียบในระนาบสองมิติของธาตุคาร์บอน ประกอบกับสมบัติทางควอนตัมของวัสดุที่มีความบางมากในระดับใกล้เคียงกับขนาดของอะตอมเดี่ยว

        การค้นพบของทั้งสองทำให้เกิดสาขางานวิจัยใหม่ ที่นักวิจัยต่างเน้นศึกษาวัสดุที่มีโครงสร้างแบบเดียวกันแต่ประกอบไปด้วยธาตุอื่นนอกจากคาร์บอน ทำให้เกิดวัสดุที่มีสมบัติใหม่ที่หลากหลาย นักวิจัยยังค้นพบว่า การนำวัสดุสองมิติหลายชนิดนั้นมาต่อทับกัน (Stacking) ทำให้เกิดการผสมและจับคู่สมบัติของวัสดุสองมิติแต่ละชนิด เกิดเป็นสมบัติใหม่ที่น่าจะนำไปพัฒนาเป็นวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าวัสดุทั่วๆ ไปที่เราใช้กันอยู่ในปัจจุบัน

        แล้วทราบไหมว่าแสงซินโครตรอนช่วยอะไรได้? ทั้งนี้นักวิจัยที่พัฒนาวัสดุสองมิตินั้นต่างมีความสนใจในการใช้แสงซินโครตรอนที่มีพลังงานในช่วงรังสียูวีสุญญากาศ (VUV) และซอฟท์เอกซเรย์ (Soft X-ray) ในการศึกษาสมบัติของวัสดุ เนื่องจากเป็นช่วงแสงที่มีความไวอย่างมากต่อวัสดุที่มีความบาง ซึ่งแสงซินโครตรอนสามารถให้ข้อมูลว่า การนำวัสดุสองมิติหลายชนิดมาต่อกันนั้น ทำให้เกิดสมบัติใหม่ได้อย่างไร โดยใช้เทคนิคโฟโตอิมิชชัน (Photoemission) และการวัดการดูดกลืนของแสง เพื่อวัดการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างอิเล็กตรอน ที่อยู่ภายในวัสดุสองมิติแต่ละชนิด ทั้งก่อนและหลังการนำมาเชื่อมต่อกัน ทำให้ทราบได้ว่า องค์ประกอบทางเคมีหลังกระบวนการสร้างวัสดุสองมิติและโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์นั้น มีความเหมาะสมและมีประสิทธิภาพต่อการนำไปใช้งานอย่างไร

        สำหรับสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) มีความพร้อมในการให้บริการวิเคราะห์และศึกษาวัสดุสองมิติ โดยมีระบบลำเลียงแสงที่ 3.2U เป็นระบบลำเลียยงแสงที่เหมาะสมต่อการศึกษาวัสดุสองมิติได้หลากหลายชนิด และที่ผ่านมามีนักวิจัยจากทั่วโลก อาทิ ยุโรป จีน ญี่ปุ่น สิงคโปร์ และสหรัฐฯ ได้นำตัวอย่างวัสดุสองมิติมาศึกษาและทดลองที่สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอนอย่างต่อเนื่อง

ช่องทางติดต่อสำหรับผู้สนใจใช้บริการแสงซินโครตรอน
- ตัวแทนจากภาครัฐ สามารถติดต่อใช้บริการได้ที่ ส่วนบริการผู้ใช้ โทร.0-4421-7040 ต่อ 1603-1605 และอีเมล์ userservice@slri.or.th
- ตัวแทนจากภาคเอกชน สามารถติดต่อใช้บริการได้ที่ ส่วนบริการอุตสาหกรรมและสังคม โทร. 0-4421-7040 ต่อ 1607-1608 และ 1613 และอีเมล์ bds@slri.or.th

บทความโดย
ดร.ชนรรค์ เอื้อรักสกุล นักวิทยาศาสตร์ระบบลำเลียงแสง

ที่มา : สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (สซ.)
https://www.slri.or.th/th/

เผยแพร่โดย : นางสาวสุวดี เหมือนอ้น
กลุ่มสื่อสารองค์กร (สอ.)
กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม
โทรศัพท์ 0 2333 3700 ต่อ 3880
E-mail : pr@mhesi.go.th
Facebook : @MHESIThailandth
Instagram : mhesi_thailand
Tiktok : mhesi_thailand
Twitter : @MHESIThailand