What is so special about them? 

ในยุคนี้เราอาจจะได้ยินคำว่า นาโนเทคโนโลยี กันบ่อยขึ้น เนื่องจากเป็นเทคโนโลยีที่ค้นพบได้ไม่นาน และยังมีอะไรอีกมากมายรอการค้นพบ อนุภาคต่าง ๆเมื่อมีขนาดลดลงจนถึงขนาดนึง ซึ่งส่วนใหญ่จะอยู่ในระดับไม่กี่นาโนเมตรนั้น จะแสดงคุณสมบัติผิดแปลกไปจากเดิม เช่น อนุภาคทองคำในขนาดนาโนนั้น แสดงคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาเคมี ในขณะที่เราทราบกันดีว่าสร้อยคอทองคำที่เราใส่กันนั้น โคตรจะเฉื่อยต่อปฏิกิริยา 😲

อนุภาคต่าง ๆจะเป็นอนุภาคขนาดนาโนได้นั้น ต้องมีอย่างน้อย 1 ด้านที่มีขนาดในระดับนาโนเมตร ดังนั้นเราจึงพบว่าอนุภาคนาโนนั้นยังแบ่งออกได้เป็นประเภทย่อย ๆลงไปอีกตามขนาดของแต่ละด้าน ยกตัวอย่างเช่น อัญรูปของคาร์บอนที่เราได้เรียนกันมานั้นสามารถแบ่งได้เป็น

1. 3D material เป็นอนุภาคขนาดใหญ่ ทั้ง 3 ด้านไม่มีขนาดระดับนาโนเลย เช่น แกรไฟต์ ดังภาพ ด้วยแกรไฟต์นั้นมีโครงสร้างเป็นชั้น ๆ มันจึงอยู่ในกลุ่ม Inorganic Layered Material

2. 0D material เป็นอนุภาคที่ทั้ง 3 ด้านมีขนาดนาโนทั้งหมด เช่น Fullerene, Carbon nanodot (เหมือนเป็นจุดเล็กมาก ๆ)

3. 1D material เหมือน 0D แต่มีด้านนึงยาวจนเลยขนาดนาโนไป เช่น Carbon nanotube (คล้ายเป็นท่อยาว ๆ)

4. 2D material จะมี 2 ด้าน ยาวเกินขนาดนาโนไป ลักษณะจะคล้ายกับแผ่นฟิล์ม wrap อาหาร ต่างกันที่ความหนานั้น อยู่ในระดับนาโนเท่านั้น เมื่อเรามองแกรไฟต์ (Inorganic Layered Material) และลองลอกแต่ละชั้นออกมา เราจะได้วัสดุชนิดใหม่ที่เรียกว่า กราฟีน (Graphene) ซึ่งแสดงคุณสมบัติอันน่าทึ่งหลาย ๆอย่างที่ไม่พบในกราไฟต์

ซึ่งกลุ่มวิจัยนี้จะโฟกัสไปที่ Inorganic Layered Material และ  2D material ซึ่งมีคุณสมบัติเฉพาะตัวอย่างน่าทึ่ง สามารถนำไปพัฒนาแอพพลิเคชั่นต่าง ๆ ได้เช่น Energy storage, Fuel Cell, Sensor, Catalyst ฯลฯ ซึ่งทางกลุ่มตอนนี้กำลังศึกษาวัสดุดังกล่าวเช่น

•  Titanium Carbide and its family

• Layered Hydroxide salts or LHSs

เป็น Inorganic Layered Material และ  2D material ที่เพิ่งค้นพบได้ไม่นาน ที่มีคุณลักษณะเฉพาะตัวมาก ๆ (ราวกับทานอสได้อัญมณีครบทั้ง 4 ชิ้นก็ไม่ปาน) เนื่องจากตัวเลเยอร์นั้นสร้างขึ้นมาจากอะตอมของโลหะ ปัจจุบันค้นพบไปบ้างแล้วว่าสามารถทำลายสถิติโลกในบางแอพพลิเคชั่น แต่ก็เพิ่งเป็นเพียงการเริ่มต้น ยังมีอีกหลาย ๆด้านรอการค้นพบหรือพัฒนา

นศ. จะได้ทำโปรเจคที่มีออริจินอล และไม่ซ้ำซากจำเจ Challenge but fun

Layered Hydroxide Salts (LHSs) เป็น Inorganic Layered Material อีกชนิดหนึ่งที่แสดงคุณสมบัติที่โดดเด่นในหลาย ๆด้าน นอกจากนี้ตัวมันเอง ยังสามารถลอกออกเป็นชั้น ๆได้เป็น 2D material อย่างที่ชื่อมันบอกใบ้ไว้นั่นเอง

ด้วยความที่ตัวมันเองมีความยืดหยุ่นในการปรับจูน electronic state เช่น เปลี่ยนชนิดของโลหะ เปลี่ยนชนิดไอออนลบ ปรับอัตราส่วน หรือแม้กระทั่งเจือไอออนโลหะชนิดที่สองลงไป นศ. จึงสามารถลองเทสไอเดียของตัวเองต่าง ๆได้อย่างหลากหลาย จากนั้นจึงทดสอบประสิทธิภาพของตัวอย่างที่สังเคราะห์ได้จากไอเดียต่าง ๆ กับระบบจำลองการกำจัดมลพิษในน้ำเสีย

Spectroscopy for the leap of the research

เป็นเทคนิคหลักเทคนิคหนึ่งใน X-ray Spectroscopy โดยอาศัยหลักการดูดกลืนรังสีเอกซ์ของวัสดุ เป็นเทคนิคที่ให้ข้อมูลที่พิเศษซึ่งเทคนิคอื่นไม่สามารถให้ได้ เช่น ระยะห่างระหว่างอะตอม(ความยาวพันธะ) เลขโคออร์ดิเนชั่น ชนิดอะตอมรอบข้าง ทั้งยังสามารถทำนาย interaction ระหว่างอนุภาคที่สนใจได้ เป็นต้น เทคนิคนี้มีความสำคัญมากกับการศึกษาและพัฒนาวัสดุต่าง ๆ ไม่เฉพาะสารประกอบอนินทรีย์เท่านั้น ยังมีการไปใช้ในระบบชีววิทยาอีกด้วยเช่น การวิจัยโปรตีนต่าง ๆในมนุษย์

• นศ.จะได้เรียนรู้พื้นฐานของเทคนิคSpectroscopyชนิดนี้ ได้ทำการวิเคราะห์ข้อมูล ของระบบต่าง ๆ ทางกลุ่มมีโครงการวิจัยร่วมกับกลุ่มวิจัยที่พัฒนาวัสดุหลาย ๆประเภท เช่น Quantum dot, Inorganic Layered material, Advanced Catalyst  

• นศ. อาจจะได้เข้าไปร่วมทำการทดลองที่ศูนย์ซิงโครตรอนเพียงแห่งเดียวในอาเซียน ไปพบกับศูนย์เครื่องมือที่รวมความล้ำหน้าของวิทยาศาสตร์หลาย ๆด้านไว้ในศูนย์เดียว                        

Missing Piece of the Puzzle

เมื่อเราวิเคราะห์กราฟหลาย ๆกราฟที่มาจากข้อมูลที่ต่อเนื่องกัน เช่น กราฟที่ได้จากการวัดข้อมูลต่อเนื่องขณะปฏิกิริยาเคมีกำลังดำเนินไป เรามักจะวิเคราะห์ทีละกราฟ ซึ่งเป็นวิธีที่นิยมทำกันโดยทั่วไป ในหลาย ๆครั้ง ผู้วิเคราะห์จะพบเจอความยากลำบากในการสรุปข้อมูลของระบบ หากเราใช้เทคนิคทาง data science เข้ามาช่วย เราอาจจะแก้ปัญหาที่ยาก ๆนี้ออกก็เป็นได้

• โปรเจคนี้จะใช้ Python และเทคนิคทางคณิตศาสตร์พื้นฐานเข้ามาช่วยในการแก้โจทย์ปัญหาที่เกิดขึ้นในระบบทางเคมี

New World Phenomena

Eligible: Graduated Student