อิเล็กทรอนิกส์

ใบความรู้�ที่�� 1ความหมายของอ�เล็�กที่รู้อนิ�กส์�

เครื่��องใช้ไฟฟ า เครื่��องอ�านวยความสะดวกต่�างๆ ไม�ว�าจะเป็�นเครื่��องป็รื่�บอากาศ โทรื่ท�ศน$ ว%ทย& โทรื่ศ�พท$ม�อถื�อ คอมพ%วเต่อรื่$ เครื่��องซั�กผ้า เต่าไมโครื่เวฟ นอกจากจะใช้พลั�งงานไฟฟ าในการื่ท�างานแลัว ย�งม.ส�วนควบค&มท.�สามารื่ถืก�าหนดเง��อนไขการื่ท�างานไดต่ามต่องการื่ เช้�น เวลัาป็1ดเป็1ด การื่ควบค&มเหลั�าน.2สามารื่ถืกรื่ะท�าไดโดยการื่ใช้ความรื่3 ทางว%ทยาศาสต่รื่$แลัะอ%เลั4กทรื่อน%กส$

ว�ชาอ�เล็�กที่รู้อนิ�กส์ $ เก%ดข52นจากความรื่3 ฟ1ส%กส$ทางดานของแข4ง (Solid-state

physics) ไฟฟ ากรื่ะแส ไฟฟ า-แม�เหลั4ก แลัะฟ1ส%กส$ควอนต่�ม ท�าใหม.ว�สด&อ%เลั4กทรื่อน%กส$ต่�างๆ เก%ดข52นมากมาย เช้�น ไดโอด ทรื่านซั%สเต่อรื่$ ไอซั. (ซั5�งเป็�นวงวจไฟฟ าเลั4กๆ จ�านวนมากรื่วมอย3�ดวยก�น) ต่�วรื่�บ (sensor) ฯลัฯ เม��อน�าว�สด&อ%เลั4กทรื่อน%กส$ต่�างๆ มาสรื่างเป็�นเครื่��องม�อเครื่��องใช้ ก4เก%ดเป็�นเทคโนโลัย.ทางอ%เลั4กทรื่อน%กส$เขามาเก.�ยวของเสมอ ด�งน�2นเรื่าจ5งควรื่จะศ5กษาแลัะท�าความเขาใจเบ�2องต่นเก.�ยวก�บอ%เลั4กทรื่อน%กส$

หนิาที่��ส์�าค�ญของอ�เล็�กที่รู้อนิ�กส์�ในิงานิว�ที่ยาศาส์ตรู้�

1. ใช้เป็�นต่�วรื่�บรื่3 2. ใช้เป็�นการื่ว%เครื่าะห$แลัะต่�ดส%นใจ 3. ใช้ในการื่ควบค&ม

เรู้!�อง ว�ส์ดุ#อ�เล็�กที่รู้อนิ�กส์�ใชส์�าหรู้�บเป็%นิต�วรู้�บรู้�

ของต�วรู้�บรู้�ที่างไฟฟ(า ค�อ ว�สด&หรื่�อสารื่ท.�ม.การื่ต่อบสนองต่�อป็รื่%มาณทางกายภาพ การื่ต่อบสนองน.2ม.ผ้ลัท�าใหกรื่ะแสไฟฟ าท.�ผ้�านต่วรื่�บรื่3 ม.การื่เป็ลั.�ยนแป็ลัง สามารื่ถืน�าต่�วรื่�บรื่3 มาสรื่างเป็�นเครื่��องว�ดป็รื่%มาณทางกายภาพได

ต�วอย)างของการู้ใชว�ส์ดุ#อ�เล็�กที่รู้อนิ�กส์�เป็%นิต�วรู้�บรู้�

ป็รู้�มาณกายภาพ ต�วรู้�บรู้�

แสงอ&ณหภ3ม%ความด�นสนามแม�เหลั4กแรื่งความเขมเส.ยงก�มม�นต่ภาพรื่�งส.รื่�งส.อ%นฟรื่าเรื่ด

LDR, PhotodiodeThermistor, IC LM 335Piezoelectric, Strain gaugeReed relay, Hall effect, Induction coilPiezoelectric , Strain gaugeCondenser microphoneGeiger Muller CounterIR Photodiode

ป็รู้�มาณแส์ง สามารื่ถืท�าไดหลัายแบบ หลัายว%ธี. แต่�ในบทเรื่.ยนน.2จะน�าเสนอการื่ว�ดป็รื่%มาณแสงดวย LDR (Light Dependent Resistor) ท.�ท�ามาจาก Cds (Cadmium sulfide)

ซั5�งเป็�นสารื่ก5�งต่�วน�าช้น%ดหน5�ง เม��อถื3กแสง พลั�งงานจากแสงจะท�าใหอ%เลั4กต่รื่อนของ Cds ท.�เด%มอย3�ในช้�วงพลั�งงานแถืบวาเลันซั$ (valence band) ม.พลั�งงานส3งข52นไป็ อย3�ในรื่ะด�บ conducting band ท�าให Cds สามารื่ถืน�ากรื่ะแสไฟฟ าได น� �นค�อค�าความต่านทานไฟฟ าของ Cds จะเป็ลั.�ยนไป็เม��อถื3กแสง

รู้�ป็ 1 LDR (Light Dependent Resistor)

รู้�ป็ 2 เม!�อถู�กแส์งอ�เล็�กตรู้อนิจะข12นิไป็อย�)ที่��แถูบการู้นิ�ามากข12นิ

ส�าหรื่�บการื่ใช้ Photo-diode ว�ดแสงน�2น พลั�งงานแสงท.�ต่กกรื่ะทบผ้%วหนาของ Photo-diode จะท�าใหความต่�างศ�กย$ไฟฟ าต่รื่งรื่อยต่�อเช้��อมรื่ะหว�างแผ้�น P แลัะแผ้�น N ของสารื่ก5�งต่�วน�าท.�น�ามาท�าเป็�นไดโอดม.การื่เป็ลั.�ยนแป็ลัง เป็�นผ้ลัใหม.อ%เลั4กต่รื่อนแลัะโฮลัเคลั��อนท.�ผ้�านรื่อยต่�อเช้��อมน.2ไดง�ายข52น เม��อถื3กแสงจะม.กรื่ะแสในวงจรื่เพ%�มข52น สามารื่ถืน�าหลั�กการื่น.2ไป็ว�ดป็รื่%มาณแสงได

รู้�ป็ 3 แส์ดุงรู้อยต)อเช!�อมรู้ะหว)าง แผ่)นิ P แล็ะแผ่)นิ N

การู้ใช IR photodiode ว�ดุรู้�งส์�อ�นิฟรู้าเรู้ดุ

รู้�ป็ 4 IR photodiode

พลั�งงานคลั��นแม�เหลั4กไฟฟ าในช้�วงอ%นฟรื่าเรื่ด จะท�าใหความต่�างศ�กย$ไฟฟ าต่รื่งรื่อยต่�อเช้��อมรื่ะหว�างแผ้�น P แลัะแผ้�น N ของสารื่ก5�งต่�วน�ามาท�าเป็�นไดโอดม.การื่เป็ลั.�ยนแป็ลังเป็�นผ้ลัใหม.อ%เลั4กต่รื่อนแลัะโฮลัเคลั��อนท.�ผ้�านรื่อยต่�อเช้��อมน.2ไดง�ายข52น สามารื่ถื

น�าหลั�กการื่น.2ไป็ว�ดป็รื่%มาณรื่�งส.อ%นฟรื่าเรื่ดได

รู้�ป็ 5 Thermistor

การู้ใช Thermistor ว�ดุอ#ณหภ�ม�

Thermistor ท�ามาจากสารื่ก5�งต่�วน�า ซั5�งจะม.ช้�องว�างของพลั�งงาน (energy gap) รื่ะหว�างแถืบวาเลันซั$ (Valence band) แลัะแถืบการื่น�า (conduction

band) เช้�นเด.ยวก�บ LDR พลั�งงานความรื่อนจะท�าใหช้�องว�างของพลั�งงานของ Themistor ม.การื่เป็ลั.�ยนแป็ลัง เป็�นผ้ลัท�าใหค�าความต่านทานไฟฟ าเป็ลั.�ยน การื่เป็ลั.�ยนของความต่านทานไฟฟ าน.2ม. 2 แบบ ค�อ แบบบวก PTC (positive temperature

coeffcient) หมายความว�าเม��ออ&ณหภ3ม%เพ%�มข52นค�าความต่านทานไฟฟ าจะเพ%�มข52นดวย (Thermistor ทป็รื่ะเภทน.2ท�าจากแบเรื่.ยมไททาเนต่ ) ส�วนแบบลับ NTC (Negative

temperature coefficient) หมายความว�าเม��ออ&ณหภ3ม%เพ%�มข52นค�าความต่านทานไฟฟ าจะลัดลัง (Thermistor ป็รื่ะเภทน.2ท�าจากเจอรื่$มาเน.ยม Ge)

รู้�ป็ 6 แส์ดุง energy gap

Reed switch ตรู้วจส์อบส์นิามแม)เหล็�ก

Reed switch ท�าจากโลัหะ 2 แท�ง ท.�ท�าจากสารื่แม�เหลั4ก บรื่รื่จ&อย3�ภายในหลัอดแกวเลั4กๆ เม��อน�าแท�งแม�เหลั4กถืาวรื่เขาไป็ใกลัจะท�าใหแท�งโลัหะท�2งสองต่%ดก�น ท�าใหกรื่ะแสไฟฟ าไหลัผ้�านไดสามารื่ถืน�าไป็ใช้เป็�นสว%ต่ซั$ป็1ดเป็1ดท.�ควบค&มโดยสนามแม�เหลั4ก ในท�านองเด.ยวก�นสามารื่ถืน�าไป็ใช้เป็รื่.ยบเท.ยบค�าของสนามแม�เหลั4กจากแม�เหลั4กถืาวรื่ 2 แท�ง

รู้�ป็ 7 Reed swith

การู้ใช condenser microphone ว�ดุความเขมเส์�ยง

Condenser microphone จะม.ลั�กษณะคลัายก�บแผ้�นเก4บป็รื่ะจ&ไฟฟ า ค�อ ป็รื่ะกอบดวยแผ้�นโลัหะบางๆ 2 แผ้�นท.�วางห�างก�น เม��อม.เส.ยงมากรื่ะทบแผ้�นโลัหะ พลั�งงานเส.ยงจะท�าใหแผ้�นโลัหะบางๆ ของ condenser microphone เขาช้%ดหรื่�อห�างจากก�น เป็�นผ้ลัใหค�าความจ&ไฟฟ า (capacitance) ของ condenser microphone เป็ลั.�ยนไป็ ท�าใหสามารื่ถืว�ดค�าความเขมเส.ยงได

รู้�ป็ 8 แส์ดุงการู้ที่�างานิของ Condenser microphone

การู้ว�ดุความดุ�นิแล็ะแรู้งโดุยใชหล็�กการู้ Piezoelectric

ใช้หลั�กการื่ท.�ว�าสารื่หรื่�อผ้ลั5กบางช้น%ดเม��อม.แรื่งกรื่ะท�าท.�ผ้%วจะเก%ดความต่�างศ�กย$ไฟฟ าข52น เน��องจากแรื่งด�งกลั�าวไป็ท�าใหโครื่งสรื่างของผ้ลั5กบ%ดเบ.2ยวไป็จากเด%ม แลัะค�าความต่�างศ�กย$ไฟฟ าน.2ย�งข52นก�บขนาดของแรื่งกรื่ะท�า จ5งสามารื่ถืน�าสารื่ Piezoelectric

ไป็ออกแบบท�าเครื่��องว�ดแรื่ง รื่วมท�2งว�ดความด�นได เพรื่าะความด�นเท�าก�บแรื่งต่�อพ�2นท.�

รู้�ป็ 9 แส์ดุงต�วรู้�บรู้�ที่��ที่�าจากส์ารู้ Piezoelectric

การู้ว�ดุความดุ�นิแล็ะแรู้งโดุยใช Strain gauge

ใช้หลั�กการื่ท.�ความยาวของต่�วน�าเป็ลั.�ยน เม��อม.แรื่งกรื่ะท�าใหเก%ดการื่บ%ดเบ.2ยวหรื่�อโคงงอเป็�นผ้ลัใหค�าความต่านทานไฟฟ าเป็ลั.�ยนแป็ลังแลัะเน��องจากความด�นเท�าก�บแรื่งต่�อพ�2นท.�จ5งสามารื่ถืน�า Strain gauge ไป็ออกแบบท�าเครื่��องว�ดความด�นไดเรู้!�อง ว�ส์ดุ#อ�เล็�กที่รู้อนิ�กส์�ใชส์�าหรู้�บการู้ว�เครู้าะห�แล็ะต�ดุส์�นิใจ

นอกจากจะสามารื่ถืใช้ว�สด&อ%เลั4กทรื่อน%กส$ในการื่ว�ดป็รื่%มาณกายภาพแลัว ย�งใช้ในการื่ว%เครื่าะห$แลัะต่�ดส%นใจได ต่�วอย�างเช้�น การื่ท.�ไฟแสงสว�างต่ามถืนนท�างานเม��อพรื่ะอาท%ต่ย$ต่กเป็�นเพรื่าะป็รื่%มาณแสงจากดวงอาท%ต่ย$ท.�ต่กกรื่ะทบท.� LDR ม.ค�าลัดลัง ถื5งรื่ะด�บท.�ต่�2งไวสว%ต่ซั$จะเป็1ดใหไฟแสงสว�างท�างาน เพ��อใหการื่ว%เครื่าะห$แลัะต่�วส%นใจของวงจรื่ไฟฟ าท�างานไดถื3กต่องย%�งข52น จ5งไดม.การื่ออกแบบว�สด&อ%เลั4กทรื่อน%กส$กลั&�มหน5�งไวส�าหรื่�บท�าหนาท.�ต่�ดส%นใจทางต่รื่รื่กะ ค�อพวก Logic gate ต่�างๆ เรื่%�มแรื่กเรื่าจะศ5กษาวงจรื่ต่รื่รื่กะแบบ NOT ซั5�งใช้ IC เบอรื่$ 7407 เป็�นต่นแบบ

ก�จกรู้รู้มที่�� 1 วงจรื่ต่รื่รื่กะแบบ NOT

จ#ดุป็รู้ะส์งค� เพ��อศ5กษาการื่ท�างานของ IC เบอรื่$ 7404

ว�ธี�ที่�า ต่�อวงจรื่ด�งรื่3ป็ขางลั�าง

Vcc

ค�าอธี�บายการู้ต)อวงจรู้ IC กลั&�ม 74 น.2จะท�างานท.�ความต่�างศ�กย$ไฟฟ า 5 โวลัต่$เท�าน�2น แลัะสถืานะต่รื่รื่กะ (logic) จะม.เพ.ยง 2 สถืานะ ค�อ ต่��า (low) ก�บ ส3ง (high) หรื่�อ 0 ก�บ 1 โดยท.� 0 ค�อ สถืานะท.�ศ�กย$ไฟฟ าเท�าก�บศ3นย$เม��อเท.ยบก�บด%น GND (Ground) แลัะ 1 ค�อสถืานะท.�ศ�กย$ไฟฟ าเท�าก�บ 5 V เม��อเท.ยบก�บด%น GND

ต่�อวงจรื่ไฟฟ าด�งรื่3ป็ แลัวใหขา 1 แต่ะท.� 5 V ส�งเกต่การื่สว�างของ LED

หมายเหต# เน��องจากการื่ต่�อสายไฟรื่ะหว�างขาต่�างๆ ของ IC ม.ความสลั�บซั�บซัอนมาก จ5งม%อาจจะเข.ยนรื่3ป็แสดงการื่ต่�อจรื่%งได จะเข.ยนแต่�วงจรื่ไฟฟ าเท�าน�2น เม��อน�กเรื่.ยนศ5กษามาถื5งต่อนน.2คงม.ป็รื่ะสบการื่ณ$มากพอท.�จะอ�านจนเขาใจ แลัะสามารื่ถืต่�อวงจรื่ไฟฟ าต่ามแบบท.�เข.ยนได

ค�าอธี�บายการู้ที่�างานิของวงจรู้ IC 7404 เป็�น IC ป็รื่ะเภทอ%นเวอรื่$เต่อรื่$ (inverter) น��นค�อผ้ลัลั�พธี$ท.�ไดจาก IC

ต่�วน.2จะต่รื่งขามก�บ input เรื่าสามารื่ถืเข.ยนความส�มพ�นธี$ต่รื่รื่กะไดด�งน.2

ที่��ขา 1 ผ่ล็ล็�พธี�ขา 2 A B

0 1 0 1

1 0 1 0

ก�จกรู้รู้มที่�� 2 วงจรื่ต่รื่รื่กะแบบ AND

จ#ดุป็รู้ะส์งค� เพ��อศ5กษาการื่ท�างานของ IC เบอรื่$ 7408

ว�ธี�ที่�า ต่�อวงจรื่ไฟฟ าด�งรื่3ป็ ส�งเกต่ผ้ลัท.�เก%ดข52นเม��อค�าต่รื่รื่กะท.�ขา INPUT เป็�น 00 01

10 แลัะ 11

ค�าอธี�บายการู้ที่�างานิของวงจรู้ IC 7408 เป็�น IC ป็รื่ะเภท AND น��นค�อผ้ลัลั�พท$ท.�ไดจาก IC ต่�วน.2 จะเป็�นไป็ต่ามความส�มพ�นธี$ต่รื่รื่กะด�งน.2 (โดยท.�ขา 1 แลัะ 2 เป็�น input ส�วนขา 3 เป็�นผ้ลัลั�พธี$หรื่�อ output)

ขา 1 (in 1) ขา 2 (in 2) ขา 3 (out)

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

รู้�ป็ แส์ดุงส์�ญล็�กษณ� LOGIC gate แบบต)างๆ

การู้นิ�าความรู้�ที่างอ�เล็�กที่รู้อนิ�กส์�ไป็ใชงานิที่างว�ที่ยาศาส์ตรู้�

ฟ1ส%กส$บางเรื่��องอาจต่องใช้เวลัาในการื่เก4บขอม3ลัเช้�น ในการื่เก4บขอม3ลัความเขมของแสงอาท%ต่ย$ท.�ต่กบนพ�2นท.�รื่ �บแสงในเวลัาหน5�งว�น หรื่�อหน5�งส�ป็ดาห$ จะเห4นว�าการื่เก4บขอม3ลับางครื่�2งต่องใช้เวลัานานมาก จ5งต่องม.เครื่��องม�อว�ดช้�วยเก4บขอม3ลัแทนคนด�งรื่3ป็

รู้�ป็ 1 เครู้!�องม!อว�ดุช)วยเก�บขอม�ล็แที่นิคนิ

ส�าหรื่�บการื่ทดลัองบางเรื่��องผ้ลัเก%ดข52นรื่วดเรื่4วมากจนผ้3ทดลัองม%อาจอ�านขอม3ลัดวยว%ธี.ธีรื่รื่มดาท�น เช้�น การื่ว�ดอ�ต่รื่าเรื่4วของเส.ยงในต่�วกลัางต่�างๆ การื่คายป็รื่ะจ&ของต่�วเก4บป็รื่ะจ& การื่เป็ลั.�ยนแป็ลังอ&ณหภ3ม%อย�างรื่วดเรื่4ว การื่บ�นท5กขอม3ลัไป็พรื่อมก�บการื่อ�านขอม3ลัจากเครื่��องม�อน�2นกรื่ะท�าไดยาก หรื่�อม%อาจกรื่ะท�าไดเลัย

รู้�ป็ 2 กรู้าฟการู้คายป็รู้ะจ#ของต�วเก�บป็รู้ะจ#

ในการื่เก4บขอม3ลัด�งกลั�าวจ5งต่องใช้เครื่��องม�อว�ดแบบพ%เศษท.�สามารื่ถืท�างานไดด. ในเวลัาท.�ส�2นมากหรื่�อในเวลัาท.�นานมาก ด�งต่�วอย�างท.�ยกมาแลัว การื่ใช้คอมพ%วเต่อรื่$รื่�วมก�บการื่ทดลัองฟ1ส%กส$จ5งเป็�นว%ธี.การื่หน5�งท.�จะช้�วยผ้3ทดลัองในการื่เก4บขอม3ลั แลัะนอกจากน.2คอมพ%วเต่อรื่$ ย�งช้�วยในการื่ว%เครื่าะห$ แสดงภาพ หรื่�อกรื่าฟความส�มพ�นธี$รื่ะหว�างป็รื่%มาณต่�างๆ ทางกายภาพใหเรื่าสามารื่ถืสรื่&ป็ความส�มพ�นธี$แบบคณ%ต่ศาสต่รื่$ได

โดยท��วไป็เรื่าสามารื่ถืใช้ต่�วรื่�บรื่3 ว�ดป็รื่%มาณทางกายภาพในรื่3ป็ของการื่เป็ลั.�ยนแป็ลังความต่�างศ�กย$ไฟฟ า รื่ะหว�างสายต่�วน�าสองสายท.�ต่�อก�บต่�วรื่�บรื่3 สายหน5�งจะเรื่.ยกว�าสายส�ญญาณ แลัะอ.กสายเรื่.ยกว�าสายด%น (ground, GND) การื่เป็ลั.�ยนแป็ลังของความต่�างศ�กย$ไฟฟ าท.�ไดจากต่�วรื่�บรื่3 โดยท��วไป็จะเป็�นแบบต่�อเน��อง ค�อเป็�นแบบอนาลัอกด�งแสงในรื่3ป็

รู้�ป็ 3 ส์�ญญาณอนิาล็อกแล็ะส์�ญญาณดุ�จ�ตอล็

แต่�การื่ว%เครื่าะห$โดยคอมพ%วเต่อรื่$น� 2นท�างานแบบด%จ%ต่อลั ด�งรื่3ป็ ข. ค�อม.ค�าความต่�างศ�กย$ไฟฟ าของส�ญญาณก�บ GND เพ.ยงสองค�าเท�าน�2น ค�อ ส3งก�บต่��า ด�งน�2นเรื่าจ5งจ�าเป็�นต่องม.อ&ป็กรื่ณ$ท.�เป็ลั.�ยนส�ญญาณไฟฟ าแบบอนาลัอกใหเป็�นส�ญญาณไฟฟ าแบบด%จ%ต่อลั อ&ป็กรื่ณ$ด�งกลั�าวเรื่.ยกว�า ADC (Analog digital converter) ป็=จจ&บ�นม.การื่ออกแบบ IC ท.�ท�าหนาท.�เป็�น ADC โดยส�ญญาณไฟฟ าแบบอนาลัอกจะถื3กเป็ลั.�ยนเป็�นส�ญญาณไฟฟ าแบบด%จ%ต่อลั แลัะความลัะเอ.ยดของการื่เป็ลั.�ยนข52นอย3�ก�บจ�านวนจ�านวนบ%ต่ (bit) ของ ADC น�2นๆ

ADC แบบ 4 บ%ต่จะม.ความลัะเอ.ยด

16 ข�2น


256 ข�2น


4096 ข�2น


65536 ข�2น

ต่�วอย�างเช้�น ส�ญญาณไฟฟ าขนาดไม�เก%น 1 โวลัต่$ถื3กเป็ลั.�ยนโดย ADC แบบ 4

บ%ต่ จะม.ความลัะเอ.ยด 16 ข�2น แต่�ถืาใช้ ADC แบบ 16 บ%ต่ จะใหความลัะเอ.ยดส3งถื5ง 65536 ข�2น น��นค�อความถื3กต่องของการื่เป็ลั.�ยนแป็ลังจะเพ%�มข52นต่ามจ�านวนบ%ต่ ท�าใหส�ญญาณไฟฟ าแบบด%จ%ต่อลัม.ความใกลัเค.ยงก�บส�ญญาณไฟฟ าแบบอนาลัอกมากข52น

ส�าหรื่�บการื่เป็ลั.�ยนส�ญญาไฟฟ าแบบด%จ%ต่อลั ใหกลั�บมาเป็�นส�ญญาณไฟฟ าแบบอนาลัอกน�2น สามารื่ถืท�าไดโดยใช้อ&ป็กรื่ณ$ท.�เรื่ .ยกว�า DAC (Digital Analog

Converter) ซั5�งม.รื่ายลัะเอ.ยดคลัาย ADC

งานทางอ%เลั4กทรื่อน%กส$น�บเป็�นงานท.�พ�ฒนามาจากความรื่3 ทางฟ1ส%กส$ของแข4งแลัะฟ1ส%กส$ย&คใหม� จนน�บเป็�นงานทางเทคโนโลัย.ดานหน5�ง แลัะความรื่3 ทางอ%เลั4กทรื่อน%กส$ก4สามารื่ถืน�าไป็ใช้ก�บงานทางว%ทยาศาสต่รื่$ไดท&กแขนง ไม�ว�าจะเป็�นฟ1ส%กส$ เคม. ช้.วว%ทยา โดยเฉพาะทางดานเครื่��องม�อว�ด การื่จ�ดเก4บขอม3ลั การื่ว%เครื่าะห$ขอม3ลั แสดงใหเห4นว�าความรื่3 ทางว%ทยาศาสต่รื่$แลัะทางเทคโนโลัย.ม.ความเก.�ยวพ�นแลัะส�งเสรื่%มซั5�งก�นแลัะก�น

นิาโนิเที่คโนิโล็ย� (Nanotechology)Nanotechnology)

นาโนเทคโนโลัย. (Nanotechnology) เป็�นเทคโนโลัย.การื่ป็รื่ะกอบแลัะผ้ลั%ต่ส%�งต่�างๆ ข52นจากการื่เรื่.ยงต่�วของอน&ภาคขนาดเลั4ก เช้�น อะต่อม หรื่�อโมเลัก&ลัเขาดวยก�นดวยความแม�นย�าในรื่ะด�บนาโนเมต่รื่ (หน5�งในรื่อยลัานเซันต่%เมต่รื่) หรื่�อเรื่.ยกในช้��อว�า อ�งสต่รื่อมย3น%ต่ (Angstron unit) ซั5�งต่องอาศ�ยว%ทยาการื่หลัากหลัายสาขาท�2งเคม. ฟ1ส%กส$ ช้.วว%ทยา อ%เลั4กทรื่อน%กส$ แลัะอ��นๆ โดยเฉพาะสาขาคอมพ%วเต่อรื่$ (รื่ะด�บการื่ใช้ห&�นยนต่$แทนแรื่งงานมน&ษย$) ส�าหรื่�บการื่ท�างาน

บ&คคลัท.�ไดรื่ �บการื่ยกย�องใหเป็�นบ%ดาของนาโนเทคโนโลัย. ไดแก� Richard

Feynman (น�กฟ1ส%กส$ผ้3ไดรื่ �บรื่างว�ลัโนเบลัในป็@ 2508 ) เป็�นผ้3เป็1ดความค%ดเก.�ยวก�บความเป็�นไป็ไดของนาโนเทคโนโลัย.ว%ทยาศาสต่รื่$ โดยกลั�าวไวต่�2งแต่�ป็@ 2502 ว�า

"ในอนาคต่มน&ษย$จะสามารื่ถืสรื่างส%�งต่�างๆ ไดดวยการื่จ�ดเรื่.ยงอะต่อมไดในรื่ะด�บท.�แม�นย�า ซั5�ง ณ ว�นน.2ย�งไม�ม.กฏฟ1ส%กส$ใดๆ หรื่�อรื่วมถื5งกฏแห�งความไม�แน�นอนใดๆ มาข�ดขวางความเป็�นไป็ได" จากน�2นจนถื5งป็=จจ&บ�นไดม.การื่พ�ฒนาอย�างส�บเน��องเป็�นลั�าด�บ

นาโนเทคโลัย.เรื่%�มถื3กน�ามาใช้ในการื่ผ้ลั%ต่เครื่��องม�อจ�กรื่กลัในป็รื่ะว�ต่%ศาสต่รื่$มน&ษยช้าต่%เม��อไม�นานมาน.2 คาดหว�งว�าเครื่��องม�อด�งกลั�าวจะสามารื่ถืป็ฏ%ว�ต่%อ&ต่สาหกรื่รื่มท&กป็รื่ะเภท เทคโนโลัย.ใหม�น.2จะท�าใหเรื่าเขาใจถื5งช้.วโมเลัก&ลั แลัะต่นก�าเน%ดของสรื่รื่พส%�งต่�างๆ ในอ.ก 20

ป็@ ขางหนาไดด.ย%�งข52นกว�าท.�เคยท�าการื่ศ5กษาก�นมาต่ลัอด เรื่.ยกไดว�าอ.กไม�นานจะไม�ม.ส%�งใดท.�ไม�เก.�ยวของก�บนาโนเทคโนโลัย.เพรื่าะเป็�นผ้�งความรื่3 พ�2นฐานใหก�บท&กอย�างท.�เก.�ยวของก�บกรื่ะบวนการื่ผ้ลั%ต่

ย&คแรื่กของนาโนเทคโนโลัย. ม.เป็ าหมายค�อความสามารื่ถืท.�จะท�าการื่ผ้ลั%ต่เครื่��องม�อท.�ท�าจากนาโนเทคโนโลัย. โดยในป็@ 2543 มหาว%ทยาลั�ยคอรื่$แนลั ไดผ้ลั%ต่อ&ป็กรื่ณ$กลัไกช้%2นหน5�งดวยนาโนเทคโนโลัย.เป็�นเครื่��องแรื่กของโลัก ซั5�งม.ช้��อ

อ#ป็กรู้ณ�กล็ไก (Nano Electro Machanical System : NEMS) ท.�ม.ขนาดเลั4กกว�าเม4ดเลั�อดแดง เพ��อควบค&มแลัะต่รื่วจต่รื่ารื่�างกาย เช้�น รื่ะบบภ3ม%ค&มก�นแลัะอ��นๆ อ&ป็กรื่ณ$น.2สามารื่ถืซั�อมแซัมจนถื5งรื่ะด�บ DNA ได ซั5�งหมายความว�า เป็�นครื่�2งแรื่กท.�งานซั5�งอย3�ในความควบค&มอย�างถื3กต่องแม�นย�าสามารื่ถืท�าใหส�าเรื่4จไดถื5งรื่ะด�บโมเลัก&ลั จากน.2ไป็ผ้ลั%ต่ภ�ณฑ์$ใหม�ๆ ต่�2งแต่�ยาหรื่�อว%ธี.บ�าบ�ดรื่�กษาโรื่คต่�างๆ สามารื่ถืออกแบบอะต่อมต่�ออะต่อมแลัะถื5งแมว�าส%�งป็รื่ะด%ษฐ$ดวยนาโนเทคโนโลัย.ขางต่นจะไม�ม.ช้.ว%ต่ แต่�จ�ดเป็�นผ้ลังานเลั�อดผ้สมช้%2นแรื่กรื่ะหว�างว%ทยาการื่ช้.วภาพแลัะว%ศวกรื่รื่ม

ป็=จจ&บ�นนาโนเทคโนโลัย.ไดครื่อบคลั&มความหมายไป็ถื5งเทคโนโลัย.ท.�สามารื่ถืก�าหนดถื5งรื่ะด�บอะต่อมใหม.โครื่งสรื่างอย�างท.�ต่องการื่ได โดยไม�ต่องอาศ�ยการื่ผ้�านเป็�นส์ารู้ม�ธีย�นิตรู้� (Intermediate) ในกรื่ะบวนการื่ผ้ลั%ต่จ5งไม�เก%ดผ้ลัพลัอยไดรื่วมท�2งของเส.ย ยกต่�วอย�างเช้�น ถืาต่องการื่ผ้ลั%ต่พลัาสต่%ก, กรื่ะบวนการื่ผ้ลั%ต่แบบด�2งเด%มสารื่เคม.ท.�ท�าป็ฏ%ก%รื่ %ยาจะถื3กรื่วมเขาดวยก�นผ้�านหลัากหลัายข�2นต่อนภายในสภาวะท.�

ผ้ลั%ต่ภ�ณฑ์$ต่ามท.�ต่องการื่ซั5�งป็ฏ%ก%รื่ %ยาท.�เก%ดข52นไม�สามารื่ถืเป็ลั.�ยนแป็ลังสารื่เคม.ท�2งหมดใหกลัายเป็�นผ้ลั%ต่ภ�ณฑ์$เพ.ยงอย�างเด.ยวได แต่�จะม.ผ้ลัพลัอยไดแลัะของเส.ยเก%ดข52นควบค3�ไป็ดวยในทางท.�ต่�างก�น ถืาผ้ลั%ต่พลัาสต่%กโดยใช้นาโนเทคโนโลัย. การื่ผ้ลั%ต่จะกรื่ะท�าไดโดยการื่ป็ อนสารื่ซั5�งเป็�นอะต่อมของธีาต่&บรื่%ส&ทธี%D เช้�น คารื่$บอน ไฮโดรื่เจน แลัะออกซั%เจนเขาไป็ แลัะก�าหนดใหแต่�ลัะอะต่อมก�อพ�นธีะเคม.ต่�อก�น ผ้ลัลั�พธี$ท.�ไดจะป็รื่าศจากสารื่ม�ธีย�นต่รื่$ ไม�ม.ผ้ลัผ้ลั%ต่ผ้ลัพลัอยไดแลัะของเส.ยใดๆ เก%ดข52นแลัะสามารื่ถืสรื่างผ้ลั%ต่ภ�ณฑ์$ส&ดทายเป็�นพลัาสต่%กต่ามท.�ต่องการื่ไดโดยท&กอณ3ของต่�วท�าป็ฏ%ก%รื่ %ยาจะกลัายเป็�นผ้ลั%ต่ภ�ณฑ์$ส&ดทายไดท�2งหมด

การู้ป็รู้ะย#กต�ใช้เทคโนโลัย.ด�งกลั�าวแนวทางหน5�งคงหน.ไม�พนการื่ท.�จะท�าใหคนม.ส&ขภาพด. สามารื่ถืใช้รื่�กษาโรื่คไดหรื่�อแมแต่�สามารื่ถืท�านายไดว�าโอกาสแลัะความเส.�ยงในการื่เก%ดโรื่คของเรื่าจะเป็�นเท�าใด ป็รื่ะโยช้น$ของนาโนเทคโนโลัย.ทางการื่แพทย$ม.มากมายมหาศาลั อาท%เช้�น การื่สรื่างเครื่��องม�อด�งกลั�าวในการื่รื่�กษาโรื่คในรื่ะด�บเซัลัลั$หรื่�อโมเลัก&ลัโดยใช้ห&�นยนต่$ขนาดจ%Eว (เสนผ้�านศ3นย$กลัาง 0.5-3 ไมครื่อน) ในการื่ป็กป็ องรื่�างกายจากเช้�2อโรื่ค ซั�อมแซัมผ้น�งเซัลัลั$ หรื่�อท�าลัายไขม�นอ&ดต่�นในหลัอดเลั�อด เป็�นต่น การื่ใช้เซัลัลั$ป็รื่ะด%ษฐ$ขนาดจ%Eวท.�เรื่ .ยกว�า "นิาโนิดุ�ดุอย" ในการื่ด�กจ�บไวรื่�ส (เอดส$ ต่�บอ�กเสบ หรื่�อไขหว�ดใหญ�) แทนกลัไกภ3ม%ค&มก�นของรื่�างกาย หรื่�อการื่ป็รื่ะด%ษฐ$เรื่�อด�าน�2าขนาดจ%Eวท.�สามารื่ถืข�บเคลั��อนไดเองในกรื่ะแสเลั�อด เพ��อเขาท�าลัายเช้�2อโรื่คหรื่�อเซัลัลั$มะเรื่4งในรื่�างกาย โดยไม�ต่องม.การื่ผ้�าต่�ดเส.�ยงอ�นต่รื่ายอ.กต่�อไป็ การื่ผ้ลั%ต่แกวห3เท.ยม ผ้%วหน�งเท.ยมสามารื่ถืท�าข52นทดแทนไดอย�างง�ายดาย เหลั�าน.2เป็�นต่น

นอกเหน�อจากการื่รื่�กษาโรื่คแลัวนาโนเทคโนโลั.ย.อาจม.บทบาทในการื่สรื่างเครื่��องม�อท.�สามารื่ถื "ท�านาย" โรื่คท.�จะเก%ดข52นก�บบ&คคลัๆ หน5�งก�อนท.�อาการื่ของโรื่คจะแสดงข52นไดโดยอาศ�ยการื่ว%เครื่าะห$ขอม3ลัทางพ�นธี&กรื่รื่ม เครื่��องม�อท.�กลั�าวถื5งน.2 ค�อ DNA chip

DNA chip เป็�นไมโครื่ช้%พช้น%ดหน5�งซั5�งใช้ในการื่คนหาย.นของส%�งม.ช้.ว%ต่ โดยมากม�กม.ลั�กษณะเป็�นแผ้�นกรื่ะจกขนาดเลั4ก ถื3กสรื่างข52นดวยกรื่ะบวนการื่ใกลัเค.ยงก�บการื่สรื่างไมโครื่ช้%พคอมพ%วเต่อรื่$ บนผ้%วของ DNA chip แต่�ลัะแผ้�นจะฉาบดวยด.เอ4นเอส�งเครื่าะห$ท.�เป็�นสายเด.�ยว (synthetic single strended DNA sequence) ซั5�งม.ลั�กษณะเหม�อนก�บด.เอ4นเอในสภาพป็กต่%ท&กป็รื่ะการื่ เทคโนโลัย. DNA chip ม.ป็รื่ะโยช้น$มากมายในหลัายสาขาว%ช้า ในวงการื่แพทย$เพ��อหาการื่ต่อบสนองต่�อยาของผ้3ป็Fวย เพ��อคนหาย.นท.�อาจก�อใหเก%ดโรื่คในอนาคต่ หรื่�อในวงการื่เกษต่รื่เพ��อคนหาย.นท.�ต่านทานโรื่ค แลัะแมลัง รื่วมท�2งย.นส�าค�ญท.�ม.ผ้ลัต่�อการื่ควบค&มป็รื่%มาณแลัะค&ณภาพของผ้ลัผ้ลั%ต่ เป็�นต่น

ป็=จจ&บ�นไดม.การื่ใช้เทคโนโลัย. DNA chip ก�นบางแลัวในบางป็รื่ะเทศ เช้�น สหรื่�ฐอเมรื่%กา ใช้ในการื่ต่รื่วจหาย.นมะเรื่4งเต่านม แลัะมะเรื่4งรื่�งไข� แลัะในอนาคต่ม.แนวโนมท.�จะขยายกวางข52นเรื่��อยๆ ในการื่ต่รื่วจสอบโรื่คพ�นธี&กรื่รื่มอ��นๆ เช้�น โรื่คห�วใจแลัะโรื่คเบาหวานนอกเหน�อจากโรื่คมะเรื่4ง

Education

อิเล็กทรอนิกส์