นาโนเทคโนโลยี  เทคโนโลยีการสร้างระดับนาโน  การสร้างโครงสร้างนาโนในระบบธรรมชาติ (2)
 
 
 
 
 
          กระบวนการที่เป็นในลักษณะของการสังเคราะห์  โดยให้โมเลกุลหน่วยย่อยวางตัวเข้าด้วยกันอย่างเป็นระเบียบด้วยตนเองได้นั้น (self-assembly)   ถูกให้ความหมายไว้ว่า "เป็นการประกอบตัวของโมเลกุลหน่วยย่อยให้วางตัวอย่างเป็นระเบียบได้เอง  เพื่อก่อสร้างเป็นโครงสร้างหนึ่งที่มีความเสถียร  โดยไม่ต้องทำให้เกิดการสร้างพันธะโควาเลนต์ระหว่างกัน" อธิบายให้ง่ายได้ว่าเป็นลักษณะการก่อตัวขึ้นมาของโครงสร้างโมเลกุลโดยการจับตัวกันของแต่ละหน่วยย่อย  ซึ่งไม่ต้องอาศัยการสร้างพันธะโควาเลนต์เพื่อเชื่อมต่อแต่อย่างใด  แต่อาศัยนั่งร้านเป็นสิ่งช่วยในการสังเคราะห์  และเมื่อประกอบตัวกันเสร็จแล้วนั่งร้านก็จะถูกถอดออกได้เอง (นั่งร้านที่ถูกนำมาใช้เพื่อช่วยก็คือโมเลกุลต่างๆ นั่นเอง)  ซึ่งกระบวนการของการประกอบตัวเองได้ในธรรมชาตินั้น  จะนำไปสู่โครงสร้างที่มีลักษณะการจัดเรียงตัวที่เป็นไปได้หลากหลายรูปแบบ จนกระทั่งได้พบกับสภาพแวดล้อมของจุดต่ำสุดของอุณหพลวัต (thermodynamic)   ซึ่งจะทำให้เกิดปฏิกิริยาที่จะกำหนดรูปทรงเรขาคณิตของโครงสร้างโมเลกุลสุดท้ายขึ้นมาได้ 
 
โครงสร้างโมเลกุลที่เกิดจากการประกอบตัวเองได้  โดยโครงสร้างนี้เป็นผิวด้านนอกของไวรัส  ที่ประกอบไปด้วย 60 หน่วยย่อยที่เหมือนกัน จัดเรียงตัวกันเป็นโครงสร้างที่มีความสมมาตรอย่างสมบูรณ์
 
          ลักษณะโครงสร้างที่เกิดจากการประกอบตัวเองได้ในธรรมชาตินั้นมีมากมายหลายรูปแบบ  ตัวอย่างเช่น  การม้วนตัวของโปรตีนซึ่งต้องอาศัยนั่งร้าน  ซึ่งได้แก่  แชพเพอโรนิน หน่วยต่างๆ ที่เป็นนั่งร้านในการช่วยพับ  แล้วจึงจะสามารถมาประกอบตัวเองขึ้นมาได้  หรือโมเลกุลของฟอสโฟลิพิดที่สามารถจะประกอบตัวเองเข้าเป็นโครงสร้างแบบสองชั้นของเยื่อหุ้มเซลล์  หรือเป็นโครงสร้างทรงกลมของไลโพโซมได้  หรือตัวอย่างที่เห็นกันได้บ่อยๆ  อย่างเช่น  ผลึกโมเลกุลของน้ำตาลซึ่งเกิดจากโมเลกุลมากมายจัดเรียงตัวกันเข้าเป็นโครงสร้างโดยไม่ได้ใช้พันธะโควาเลนต์  เป็นต้น
 
 
ลักษณะโครงสร้างของผลึกน้ำตาล
 
ลักษณะโครงสร้างของไลโพโซม
 
          ความแตกต่างกันระหว่างความสามารถในการประกอบตัวเองได้กับอีก 2 ขั้นตอนก่อนหน้านี้ ได้แก่ การสังเคราะห์โดยการสร้างพันธะโควาเลนต์ระหว่างอะตอมอย่างเป็นลำดับ  และการขยายขนาดโมเลกุลโดยการเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์  คือ  ทั้งสองขั้นตอนนั้นเป็น การสร้างโครงสร้างโดยการเชื่อมต่ออะตอมเข้าด้วยกันตามลักษณะการจัดเรียงที่ต้องการจะให้เกิดขึ้น (หรือที่ถูกกำหนดไว้ก่อนล่วงหน้าแล้วโดยระบบชีวภาพของธรรมชาติ)  ซึ่งไม่จำเป็นที่จะต้องอยู่ในสถานะที่จะต้องมีพลังงานมากที่สุดในกระบวนการของการก่อสร้างโครงสร้าง  แต่สำหรับโครงสร้างโมเลกุลที่เกิดจากการประกอบตัวเองได้นั้น  จะก่อสร้างเป็นโครงสร้างหนึ่งๆ ได้ ณ สภาพแวดล้อมของจุดต่ำสุดของอุณหพลวัต (thermodynamic) ซึ่งเป็นจุดที่หน่วยย่อยจะจัดตัวเองเข้าเป็นโครงสร้างลักษณะต่างๆ อย่างเป็นระบบได้ดีที่สุด โดยที่ไม่ต้องอาศัยการสร้างพันธะโควาเลนต์ต่อกันและกันเลย
 
          การใช้ความสามารถของการประกอบตัวเองได้โดยธรรมชาติ   เพื่อใช้ในการสร้างโครงสร้างนาโนนั้นเป็นสิ่งที่ถูกถกเถียงกันอย่างมากสำหรับการศึกษาในช่วงเริ่มต้น   เพราะว่า ลักษณะการสร้างโครงสร้างโดยวิธีการนี้นั้นเป็นการสร้างที่อยู่นอกเหนือความสามารถของเทคโนโลยีการสร้าง  หรือการผลิตที่มีอยู่ในปัจจุบัน (ณ ช่วงก่อนหน้านี้) มากที่สุด เทคโนโลยีการสร้างที่เราคุ้นเคยเป็นการจัดการในวิถีทางที่ถูกกำหนดไว้แล้วล่วงหน้าแล้ว เช่น การสร้างวัตถุตามพิมพ์เขียวที่ได้ออกแบบไว้เรียบร้อยแล้ว  เป็นต้น แต่ในปัจจุบันด้วยความก้าวหน้าทางด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี  เราก็สามารถใช้วิธีการนี้ในการสร้างโครงสร้างนาโนได้แล้วอย่างมากมาย
 
ความสามารถในการประกอบตัวเองได้ของโปรตีน
 
          โครงสร้างที่มีความสามารถในการประกอบตัวเองได้เป็นอย่างดีจากการมีการศึกษาผ่านมาแล้วนั้น  พบว่าโครงสร้างของเหล่าไวรัสต่างๆ  เป็นโครงสร้างในธรรมชาติที่สามารถประกอบตัวเองได้อย่างมีประสิทธิภาพ
 
 

ลักษณะโครงสร้างของไวรัส T4
(T4 virus)

 
ลักษณะโครงสร้างของ Tobacco mosaic virus

 

คำศัพท์คณิตศาสตร์ที่น่าสนใจ

หมวด : | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |

    ศัพท์เคมี    ศัพท์คณิตศาสตร์   ศัพท์ฟิสิกส์   

  บทความวิทยาศาสตร์      ศัพท์ชีววิทยา      สื่อการสอนฟิสิกส์      ศัพท์วิทยาศาสตร์

พจนานุกรมเสียง 1   แมว    วัว 1    วัว 2    วัว 3   

เหมียว   แกะ     พจนานุกรมภาพการ์ตูน

พจนานุกรมภาพเคลื่อนไหว   ดนตรี  Bullets แบบ JEWEL 

พจนานุกรมภาพต่างๆ  ภาพเคลื่อนไหวของสัตว์ต่างๆ  โลกและอวกาศ

อุปกรณ์และเครื่องมือต่างๆ

 

การเรียนการสอนฟิสิกส์ 2  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

 

 1. ไฟฟ้าสถิต   2.  สนามไฟฟ้า   3. ความกว้างของสายฟ้า 

4.  ตัวเก็บประจุและการต่อตัวต้านทาน 

5. ศักย์ไฟฟ้า   6. กระแสไฟฟ้า  7. สนามแม่เหล็ก   8.การเหนี่ยวนำ

9. ไฟฟ้ากระแสสลับ   10. ทรานซิสเตอร์  11. สนามแม่เหล็กไฟฟ้าและเสาอากาศ 

12. แสงและการมองเห็น

13. ทฤษฎีสัมพัทธภาพ 14. กลศาสตร์ควอนตัม   

15. โครงสร้างของอะตอม   16. นิวเคลียร์   

17. การสอนไฟฟ้าแม่เหล็กของมหาวิทยาลัยรังสิต

กลับหน้าสารบัญ

กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

หนังสืออิเล็กทรอนิกส์