มีไว้โชว์ ไม่ได้มีไว้ใช้ ! ‘แก้วไวน์จิ๋วที่สุดในโลก’ เล็กกว่าเส้นผมมนุษย์

นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีรอยัล เคทีเอช (KTH Royal Institute of Technology) ของสวีเดน ประสบความสำเร็จในการสร้างแก้วไวน์ที่เล็กที่สุดในโลก ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าเส้นผมของมนุษย์ ซึ่งมีเส้นผ่าศูนย์กลางเฉลี่ยอยู่ที่ 0.08 มิลลิเมตร โดยสร้างจากกระจกจริงด้วยนวัตกรรมเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติขั้นสูง แม้ว่าแก้วใบนี้จะไม่สามารถนำมาใช้ดื่มไวน์ได้จริง แต่นับว่าเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญของการทดสอบการพิมพ์ 3 มิติที่จะช่วยสร้างองค์กรประกอบจากแก้วระดับนาโน สําหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และเครื่องมือทางการมองเห็น เช่น กล้องส่องทางไกล เป็นต้น

โดยแก้วไวน์ใบนี้แทบมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า เพราะมีความสูงเพียงไม่กี่เสี้ยวมิลลิเมตร จึงจำเป็นต้องใช้เครื่องมือพิเศษอย่างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในการยลโฉมผลงานชิ้นนี้ นอกเหนือจากแก้วไวน์ใบจิ๋วแล้ว คณะทำงานยังสร้างสิ่งของขนาดเล็กอื่น ๆ อย่างแบบจําลองรูปเกลียว คานยื่น (Cantilever) เข็ม ออปติคัลเรโซเนเตอร์ (Optical resonator) หรือส่วนประกอบของเครื่องมือทางทัศนศาสตร์ที่ใช้สร้างเลเซอร์ รวมถึงโลโกของสถาบัน KTH Royal Institute of Technology อีกด้วย

การพิมพ์ 3 มิติ ที่มีความตื้น ลึก หนา บาง และสามารถจับต้องได้จากไฟล์คอมพิวเตอร์นั่น เกิดขึ้นมานานแล้วนับตั้งแต่ปี 1983 ที่ปรากฏเครื่องพิมพ์ 3 มิติเครื่องแรกของโลก เทคนิคการพิมพ์นี้ยังถูกเรียกว่า “การผลิตแบบเติมแต่ง” (Additive manufacturing) เนื่องจากการขึ้นรูปชิ้นงานจะใช้การเติมเนื้อวัสดุทีละชั้น ๆ จนท้ายที่สุดได้เป็นวัตถุที่ออกแบบไว้ โดยสามารถสร้างได้ทั้งสิ่งของที่มีขนาดเล็กมาก ๆ อย่างงานประติมากรรมนาโน (Nano-sculptures) ไปจนถึงบ้านทั้งหลัง ซึ่งการพิมพ์ดังกล่าวยังมีข้อจำกัดบางอย่าง อาทิ มีวัสดุการพิมพ์ให้เลือกน้อย ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นพลาสติกและโลหะ ความแข็งแรงของชิ้นงานที่น้อยกว่าการผลิตโดยเครื่องจักรดั้งเดิม และความละเอียดแม่นยำที่ด้อยกว่าด้วย

ผลผลิตแก้วไวน์ครั้งล่าสุดจึงมีความพิเศษกว่าครั้งก่อน ๆ ตรงที่มันล้วนทําจากแก้วซิลิกา (Silica glass) ที่มีขนาดเล็กกว่าเส้นผม แสดงให้เห็นถึงพัฒนาการด้านวัสดุและความละเอียดของผลงานเพื่อสาธิตเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติล่าสุดสําหรับสิ่งประดิษฐ์จากกระจกที่มีขนาดเล็ก

โดยกระบวนการการพิมพ์ 3 มิติแก้วซิลิกานี้ต้องใช้สสารที่เรียกว่า”ไฮโดรเจน ซิลเซสควิออกเซน” (Hydrogen Silsesquioxane: HSQ) วัตถุดิบที่จําเป็นในการสร้างแก้วซิลิกา โดยวิธีการเริ่มด้วยการยิงเลเซอร์ซึ่งมีความถี่สูง ที่คลื่นความถี่แต่ละคลื่นเกิดขึ้นภายในเวลาเพียงหนึ่งในล้านล้านของวินาที ใส่สสาร HSQ จนทำให้สสารดังกล่าวเชื่อมโยงกันและเกิดเป็นแก้วซิลิกาที่จุดโฟกัสของเลเซอร์ กระบวนการนี้สามารถสร้าง “ว็อกเซล” (voxels) หรือพิกเซลในรูปแบบ 3 มิติ ที่มีขนาดเล็กถึง 65 x 260 นาโนเมตร และสามารถพิมพ์วัตถุได้โดยตรงในสสาร HSQ

ทีมผู้สร้างกล่าวว่าเทคนิคนี้มีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีการพิมพ์ 3 มิติด้วยแก้วที่มีอยู่ในปัจจุบัน ซึ่งมักจะต้องใช้อุณหภูมิสูงในการหลอมละลายแก้วเพื่อขึ้นรูปวัตถุเป็นเวลานาน อีกทั้ง เทคนิคการยิงเลเซอร์ใส่สสาร HSQ ยังทำให้สิ่งของผลิตด้วยวิธีนี้มีความสามารถในการทนต่อความร้อนสูงระหว่างการใช้งานได้

นี่ไม่ใช่แค่ความก้าวหน้าทางศิลปะใหม่ที่น่าประทับใจเท่านั้น นักวิจัยกล่าวว่าสามารถใช้เทคนิคการพิมพ์ 3 มิตินี้ ไปต่อยอดเพื่อสร้างส่วนประกอบแก้วซิลิกาที่มีขนาดเล็กกว่าและแม่นยํายิ่งขึ้นสําหรับเครื่องมือทางทัศนศาสตร์ เช่น เลนส์หรือออปติคัลเรโซเนเตอร์ ทั้งยังสามารถนำมาใช้งานกับสายไฟเบอร์ออปติกที่เป็นส่วนประกอบที่สำคัญของระบบเครือข่ายโลกยุคอินเทอร์เน็ตได้โดยตรงอีกด้วย

ที่มาของข้อมูล Newatlas