แสงสยามสาร SLRI Newsletter Synchrotron Light
ISBN 1543-1416
Research Institute ปี ที 15 ฉบับที 5: กันยายน – ตุลาคม 2556
การจัดสร้ างและพัฒนาระบบเคลือบกระจกกล้ องโทรทรรศน์ สํ าหรับหอดูดาวแห่ งชาติเฉลิมพระเกียรติ จ.เชียงใหม่ การพัฒนาผลิตภัณฑ์ พลาสติกจากการศึกษาโครงสร้ างผลึก ของพอลิเมอร์ ด้วยแสงซินโครตรอน
สาร
จากกองบรรณาธิการ “แสงสยามสาร”
ก.ย.–ต.ค. 2556 ฉบับ ปลายฤดูฝน พบกับทีส่ ดุ ของความภาคภูมใิ จ “เครือ่ ง เคลือบกระจก” ฝีมือคนไทยที่มีคุณภาพทัดเทียมกับ การน�ำเข้าจากต่างประเทศ ซึ่งเป็นความร่วมมือ ระหว่าง สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (สดร.) และ สซ. นอกจากนี้พบกับผลงานวิจัยแบคทีเรียผลิต อนุภาคนาโนแม่เหล็กสายพันธุ์ใหม่ โดยเป็นการใช้ แสงซินโครตรอนศึกษากลไกการสังเคราะห์อนุภาค นาโนในเซลล์แบคทีเรีย เพื่อน�ำไปใช้ในด้านการ แพทย์หรือด้านเทคโนโลยีชวี ภาพ, การศึกษาสมบัติ เชิงกลของโพลีโพรไพลีนด้วยเทคนิคการกระเจิงรังสี เอกซ์มุมเล็ก เพื่อการพัฒนาและปรับปรุงผลิตภัณฑ์ พลาสติกในอุตสาหกรรม อีกทั้งการศึกษาตัวเร่ง ปฏิกิริยาโคบอลต์ที่มีรูทีเนียมและเซอร์โคเนียมเป็น โปรโมเตอร์ ส� ำ หรั บ ปฏิ กิ ริ ย า ฟิ ช เชอร์ - โทรปช์ เ พื่ อ ผ ลิ ต เ ชื้ อ เ พ ลิ ง สั ง เ ค ร า ะ ห ์ จ า ก แ ก ๊ ส คาร์ บ อนมอนอกไซด์ แ ละไฮโดรเจน กิ จ กรรม อีกมากมาย ติดตามอ่านเพิ่มเติมในฉบับ ........
แสงสยามสาร SLRI Newsletter • ที่ปรึกษา : ศ.น.ท.ดร. สราวุฒิ สุจิตจร • บรรณาธิการ : ดร.ประพงษ์ คล้ายสุบรรณ์ • กองบรรณาธิการ : น.ส.ศศิพันธุ์ ไตรทาน น.ส.กุลธิดา พิทยาภรณ์ น.ส.อริญา ลาภโคกสูง • ออกแบบ : นายเทวฤทธิ์ พันธุ์เพียร • จัดท�ำโดย : ส่วนงานประชาสัมพันธ์ สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) อาคารสิรินธรวิชโชทัย 111 ถ.มหาวิทยาลัย ต.สุรนารี อ.เมือง จ.นครราชสีมา 30000 โทรศัพท์ 0-4421-7040 ต่อ 1251-2 โทรสาร 0-4421-7047
Website : www.slri.or.th E-mail : pr@slri.or.th 2
SLRI NEWSLETTER
Research Focus
แบคทีเรียผลิตอนุภาคนาโนแม่เหล็ก สายพันธุ์ใหม่ในประเทศไทย รศ.ดร. สินีนาฏ ศิริ1, นางสาวสุทธิลักษณ์ ขวัญไตรรัตน์2 1สาขาวิชาชีววิทยา สำ�นักวิชาวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี 2ภาควิชาชีวเคมีคณะวิทยาศาสตร์มหาวิทยาลัยขอนแก่น กลุ ่ ม นั ก วิ จั ย จากมหาวิ ท ยาลั ย เทคโนโลยีสุรนารี และกลุ่มนักวิจัยจาก มหาวิ ท ยาลั ย ขอนแก่ น ร่ ว มกั น ท� ำ การ ศึ ก ษาส� ำ รวจและจ� ำ แนกแบคที เ รี ย ที่ สามารถผลิ ต อนุ ภ าคนาโนแม่ เ หล็ ก จากแหล่ ง น�้ ำ ปนเปื ้ อ นในประเทศไทย พบแบคทีเรียแกรมลบรูปท่อน สายพันธุ์ ใหม่ซงึ่ สามารถสังเคราะห์อนุภาคนาโนแม่เหล็ก แมกนี ไ ทท์ (Fe 3 O 4 ) ได้ จ ากการใช้ แสงซินโครตรอนของเครือ่ งก�ำเนิดแสงสยาม ในการศึกษากลไกการสังเคราะห์อนุภาค นาโนแม่เหล็กในเซลล์แบคทีเรีย ซึง่ อนุภาค แม่เหล็กจากแบคทีเรียมีการกระจายตัวทีด่ ี เนื่ อ งจากแต่ ล ะอนุ ภ าคถู ก ห่ อ หุ ้ ม ด้ ว ย ฟอสโฟลิ ป ิ ด จึ ง เข้ า กั น ได้ ดี กั บ เซลล์ มีความเป็นพิษต่อเซลล์ต�่ำ และสามารถ การปรับปรุงพื้นผิวได้ง่าย ท�ำให้เหมาะสม ต่ อ การประยุ ก ต์ ใ ช้ ด ้ า นการแพทย์ แ ละ ด้านเทคโนโลยีชีวภาพ จากการศึ ก ษาส� ำ รวจและจ� ำ แนก แบคที เ รี ย ที่ ส ามารถผลิ ต อนุ ภ าคนาโน แม่เหล็กจากแหล่งน�ำ้ ปนเปือ้ นในประเทศไทย พบแบคทีเรียแกรมลบ รูปท่อน สายพันธุใ์ หม่ ซึง่ สามารถสังเคราะห์อนุภาคนาโนแม่เหล็ก แมกนี ไ ทท์ (Fe 3 O 4 ) ได้ จ ากการใช้ แสงซิ น โครตรอนของเครื่ อ งก� ำ เนิ ด แสงสยามในการศึกษากลไกการสังเคราะห์ อนุภาคนาโนแม่เหล็กในเซลล์แบคทีเรีย ดังกล่าว พบว่า แบคทีเรียที่เลี้ยงในอาหาร
ที่ มี FeCl 3 เป็ น องค์ ป ระกอบ สามารถ ผลิตอนุภาคนาโน Fe3O4 และ Fe2O3ได้ นอกจากนีพ้ บว่า แบคทีเรียมีสดั ส่วนปริมาณ ของ Fe3O4 เพิ่มขึ้น และมีปริมาณ Fe2O3 ลดลง ในระยะการเจริญที่ 12, 24 และ 48 ชัว่ โมง ซึง่ อยูใ่ นระยะ early-log, mid-log และ late-log phase ตามล�ำดับ อนุภาคนาโนแม่เหล็ก (magnetic nanoparticle) ได้รับความสนใจในการ ประยุกต์ใช้ในงานหลายด้าน เช่นการแพทย์ อณู ชี ว วิ ท ยา เทคโนโลยี ชี ว ภาพและ สิ่งแวดล้อมอนุภาคนาโนแม่เหล็กส่วนใหญ่ ได้ ม าจากการสั ง เคราะห์ ด ้ ว ยวิ ธี ท างเคมี เช่น การตกตะกอนร่วม (co-precipitation) เทอร์ ม อลดี ค อมโพซิ ชั น (thermal decomposition) และปฏิกิริยาโซล-เจล (sol-gel reaction) การผลิตอนุภาคนาโน แม่ เ หล็ ก จากสิ่ ง มี ชี วิ ต เป็ น อี ก วิ ธี ห นึ่ ง ที่ ก�ำลังได้รับความสนใจ แบคทีเรียบางชนิด พบว่ามีสมบัตพิ เิ ศษในการน�ำอิออนของเหล็ก จากสิง่ แวดล้อมมาผลิตเป็นอนุภาคนาโนแม่เหล็ก ที่ มี ข นาดและรู ป ร่ างที่ แน่ น อน ขึ้น อยู่กับ กลไกการผลิตที่ถูกควบคุมด้วยแบคทีเรีย แต่ละชนิด จึงมีขนาด รูปร่างจ�ำเพาะต่อเชือ้ แต่ละชนิด นอกจากนี้อนุภาคแม่เหล็กจาก แบคทีเรียยังมีการกระจายตัวที่ดี เนื่องจาก แต่ ล ะอนุ ภ าคถู ก ห่ อ หุ ้ ม ด้ ว ยฟอสโฟลิ ป ิ ด จึงเข้ากันได้ดีกับเซลล์ มีความเป็นพิษต่อ เซลล์ต�่ำ และสามารถการปรับปรุงพื้นผิวได้
ง่ายท�ำให้เหมาะสมต่อการประยุกต์ใช้ด้าน การแพทย์และด้านเทคโนโลยีชีวภาพ จากการศึ ก ษาก่ อ นหน้ า นี้ ส ามารถ แยกแบคที เ รี ย ที่ สั ง เคราะห์ อ นุ ภ าคนาโน แม่เหล็กได้ โดยแบคทีเรียดังกล่าว เป็นแกรมลบ รู ป ท่ อ น ขนาด 0.3 x0.9 ไมโครเมตร จากการศึกษาด้วย TEM พบว่าภายในมี เวสิเคิล (vesicle) ขนาดประมาณ 100 นาโนเมตร ประมาณ 1-8 เวสิเคิลต่อเซลล์ (รู ป ที่ 1) จากการวิ เ คราะห์ 16SrRNA สามารถจ� ำ แนกแบคที เ รี ย อยู ่ ใ นซั บ ดิ วิ ชั น Alphaproteobacteria เมื่ อ ศึ ก ษาด้ ว ย เทคนิค TEM-EDX พบว่าเวสิเคิลดังกล่าว ประกอบด้วย ออกซิเจนและเหล็ก ในปริมาณ ที่สูง นอกจากนี้เมื่อศึกษาโครงสร้างผลึก ด้วยเทคนิค TEM-SAED สามารถพิสูจน์ได้ ว่าสารประกอบในเวสิเคิล คือ ออกไซด์ของ เหล็ ก ชนิ ด แมกนี ไ ทต์ เนื่ อ งจากมี ร ะนาบ เท่ากับ 222, 400, 531 และ 533 เมือ่ เทียบกับ JCPDS standard card number 89-0951 จากการศึ ก ษากลไกการสั ง เคราะห์ อนุ ภ าคนาโนแม่ เ หล็ ก ด้ ว ยเทคนิ ค การ ดูดกลืนรังสีเอกซ์ในช่วง XANES (X-ray Absorption Near-Edge Structure) ของ ระบบล�ำเลียงแสงที่ 8 ของห้องปฏิบัติการ แสงสยาม เพื่ อ ศึ ก ษาสถานะออกซิ เ ดชั น ของโลหะเหล็ ก ที่ พบในแบคทีเ รียในระยะ ต่างๆของการเจริญ โดยใช้สารประกอบ Fe2O3, Fe3O4และ FeO เป็นสารเปรียบ เที ย บมาตรฐาน ผลการศึ ก ษาพบว่ า มีการสังเคราะห์อนุภาคนาโนแมกนีไทท์ใน สัดส่วนที่เพิ่มขึ้น ในการขณะที่สัดส่วนของ ปริมาณ Fe2O3 ลดลง (รูปที่ 2 และตาราง ที่ 1) แสดงให้เห็นว่ากลไกการสังเคราะห์ Fe3O4 ของแบคทีเรียชนิดนี้เกี่ยวข้องกับการ เปลีย่ นแปลงสารประกอบตัวกลาง คือ Fe2O3 โดยปฏิกิริยารีดักชันเป็น Fe3O4
รูปที่ 1 ภาพถ่ายจากกล้อง TEM ก) แบคทีเรีย Escherichia coli ซึ่งไม่พบเวสิเคิล และ ข) แบคทีเรียที่ จำ�แนกได้ซึ่งพบเวสิเคิลขนาดประมาณ 100 นาโนเมตร
รูปที่ 2 XANES spectra ของ Fe3O4และ Fe2O3ของแบคทีเรียที่ผลิตอนุภาคนาโนแม่เหล็ก(HER_I)
ตารางที่1 สัดส่วนของFe3O4และ Fe2O3 ของแบคทีเรียที่ผลิตอนุภาคนาโนแม่เหล็ก(HER_I) ในระยะการเจริญต่างๆ
Bacterial growth stages
Weight ratio Fe2O3
Fe3O4
Early-log Mid-log
1
0
0.605
0.295
Late-log
0.155
0.845
เอกสารอ้างอิง
D. Schuler, “Formation of magnetosome inmagnetotactic bacteria”, Journal of Molecular Microbiology and Biotechnology1(1),79-86(1999). S. Huiping, L. Xingang, S. Jinsheng, “Biosorption equilibrium and kinetics of AU(III) and Cu(II) on magnetotactic bacteria”, Chinese Journal of Chemical Engineering 15(6), 847-854(2007). M. Hergt, R. Hiergeist, M. Zeisberger, D. Schuler, U. Heyen, I. Hilger, W.A. Kaiser, “Magnetic properties of bacterial magnetosomes as potential diagnestic and therapeutic tools”, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 293, 80-86(2005). SLRI NEWSLETTER
3
Research Focus
การพัฒนาผลิตภัณฑ์พลาสติกจากการศึกษาโครงสร้างผลึก
ของพอลิเมอร์ดว้ ยแสงซินโครตรอน ดร. วันเฉลิม รุง่ สว่าง บริษทั ไทยโพลิเอทีลนี จ�ำกัด การศึกษาโครงสร้างผลึกของชิ้นงาน พอลิ โ พรไพลี น ที่ ขึ้ น รู ป ด้ ว ยวิ ธี ก ารฉี ด ของ คณะวิจัยบริษัท ไทยโพลิเอทีลีน จ�ำกัด ใน เครือบริษัท เอสซีจี เคมีคอลล์ ด้วยเทคนิค การกระเจิ ง รั ง สี เ อกซ์ มุ ม เล็ ก พบความ สัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างผลึกและคุณสมบัติ เชิงกลของพอลิโพรไพลีน รวมไปถึงสภาวะ ต่างๆ ของกระบวนการผลิต ซึ่งสามารถน�ำ ไปปรับปรุงและพัฒนาผลิตภัณฑ์พลาสติกใน อุตสาหกรรมได้ เ มื่ อ พู ด ถึ ง ค� ำ ว ่ า “ พ อ ลิ เ ม อ ร ์ ” (polymer) แล้ว คนส่วนใหญ่มักจะไม่ค่อย รู ้ จั ก แต่ จ ะคุ ้ น ชิ น กั บ ค� ำ ว่ า “พลาสติ ก ” (plastic) มากกว่า แต่ที่จริงแล้ว พลาสติก ประกอบด้วยพอลิเมอร์เป็นองค์ประกอบหลัก ถึงประมาณ 99% ส่วนทีเ่ หลือเป็นสารเติมแต่ง และสารประกอบอื่นๆ ที่เติมเข้าไปเพื่อให้ ผลิ ต ภั ณ ฑ์ พ ลาสติ ก นั้ น ๆ เหมาะกั บ การ ใช้ ง านแต่ ล ะประเภท พอลิ โ พรไพลี น (polypropylene หรือ PP) เป็นพอลิเมอร์ พลาสติกชนิดหนึ่งที่มีลักษณะขาวขุ่นเมื่อ ไม่ได้ผสมสี มีผวิ ทีแ่ ข็ง ทนทานต่อการขีดข่วน และคงตัวไม่เสียรูปง่าย ผลิตภัณฑ์ที่ท�ำจาก พอลิโพรไพลีนที่พบเสมอคือ เครื่องใช้ใน ครัวเรือน กล่องบรรจุอาหาร อุปกรณ์ของ รถยนต์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ อุปกรณ์ ทางการแพทย์ ฯลฯ เนื่องด้วยประโยชน์ใน เชิงพาณิชย์หลายอย่างของพอลิโพรไพลีน การวิจัยเชิงลึกเพื่อปรับปรุงโครงสร้างของ พอลิเมอร์ ให้มีคุณสมบัติหลากหลายเพื่อ ตอบสนองความต้องการของลูกค้าทัง้ ในและ 4
SLRI NEWSLETTER
รูปที่ 1 เม็ดพลาสติกพอลิโพรไพลีน และสูตรทางเคมี ต่างประเทศ รวมถึงทันต่อการแข่งขันใน เชิงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่มีการแข่งขัน ค่อนข้างสูงจึงเป็นสิ่งจ�ำเป็น โครงสร้างผลึกของชิ้นงานพอลิโพร ไพลีนทีข่ นึ้ รูปด้วยการฉีด ได้รบั การศึกษา วิจยั โดยคณะวิจยั ของบริษทั ไทยโพลิเอทีลนี จ�ำกัด บริษัทในเครือ เอสซีจี เคมีคอลล์ ซึ่งเป็นผู้ผลิตเม็ดพลาสติกรายใหญ่ราย หนึง่ ของประเทศไทย โดยมี ดร.วันเฉลิม รุ่ง สว่าง เป็นหัวหน้าคณะวิจัย งานวิจัยนี้ได้ ใช้เทคนิคการกระเจิงรังสีเอกซ์มุมเล็กวัด หาความยาว ความกว้ า ง และระยะ ระหว่ า งชั้ น ผลึ ก ของพอลิ โ พรไพลี น ซึง่ ด�ำเนินงานทีส่ ถานีวจิ ยั ของสถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน ได้รูปแบบการกระเจิง
ของรังสีเอกซ์ดังแสดงในรูปที่ 2(a) บ่งชี้ ให้เห็นว่าการขึ้นรูปชิ้นงานด้วยวิธีการฉีด ท�ำให้ส่วนที่เป็นผลึกของพอลิโพรไพลีน มีการวางตัวอย่างเป็นระเบียบตามทิศทาง ของการฉีด ซึง่ รูปที่ 2(b) แสดงแบบจ�ำลอง การเรี ย งตั ว ของสายโซ่ พ อลิ โ พรไพลี น ที่มีการพับทบกันไปมาจนเกิดเป็นชั้นของ เส้นใย (lamellar fibril) ชัน้ ของเส้นใยเหล่า นี้คือส่วนที่เป็นผลึกของพอลิโพรไพลีน นัน่ เอง ชัน้ ของเส้นใยเหล่านีม้ กี ารซ้อนทับ จนเกิดเป็นโครงสร้างทีม่ กี ารเรียงตัวอย่าง เป็นระเบียบในทิศทางเดียวกันกับทิศทาง การฉีดสารขึ้นรูปชิ้นงาน จากค่าเวกเตอร์ การกระเจิง qm ดังแสดงในรูปที่ 2(c) สามารถน�ำไปใช้ค�ำนวณหาระยะระหว่าง
รูปที่ 2 (a) ผลการวัดของการกระเจิงรังสีเอกซ์มุมเล็กของชิ้นงานพอลิโพรไพลีนที่ถูกเตรียมขึ้นโดยการฉีด (b) แบบจำ�ลองการเกิดชั้นเส้นใย (lamellar fibril) ของ พอลิโพรไพลีน (c) พารามิเตอร์ต่างๆ (a) ที่ใช้อธิบายโครงสร้างผลึกพอลิเมอร์ใน (b)
ชั้ น ผลึ ก ของเส้ น ใย (2p/q m ) รวมทั้ ง ความยาว (d) และความกว้าง (s) ของจุด บนรูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ยัง สามารถน�ำไปใช้ค�ำนวณหาความกว้างและ ความยาวของชั้นเส้นใยในรูป 2(b) จากการศึกษาดังกล่าวท�ำให้คณะวิจยั ของบริษัท ไทยโพลิเอทีลีน จ�ำกัด สามารถ สร้างความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างผลึก และสมบัติเชิงกลของพอลิโพรไพลีน เช่น ความสามารถในการทนแรงกระแทก (impact resistance) และมอร์ดลู สั การดัดงอ (flexural modulus) รวมไปถึงสภาวะต่างๆ ของกระบวนการผลิ ต ดั ง นั้ น จะเห็ น ว่ า เทคนิคทางวิทยาศาสตร์อย่างเทคนิคการ กระเจิ ง รั ง สี เ อกซ์ มุ ม เล็ ก เป็ น เครื่ อ งมื อ ที่ ส�ำคัญอย่างหนึ่งที่สามารถน�ำไปใช้ในการ ศึ ก ษา ปรั บ ปรุ ง และพั ฒ นาผลิ ต ภั ณ ฑ์ พลาสติกในอุตสาหกรรมพลาสติกของไทย เราเองได้
เอกสารอ้างอิง
[1] Peacock, A. J. In Handbook of Polypropylene Structures, Properties and Applications, Edition 2rd, Marcel Dekker, Inc 2000; p 459-461. [2] Rungswang,W.; Kotaki, M.; Sakurai, S.; Shimojima, T.; Kimura, G.; Chirachanchai, S. Macromolecules 2011, 44, 9276-9285.
SLRI NEWSLETTER
5
Research Focus
การศึกษาตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์ที่มีรูทีเนียมและเซอร์โคเนียม เป็นโปรโมเตอร์ ส�ำหรับปฏิกิริยา ฟิชเชอร์-โทรปช์
เพื่อผลิตเชื้อเพลิงสังเคราะห์จากแก๊สคาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจน แพรวไพลิน กังวานสุระ1 อรรถธีรา วรยิ่งยง1 ยิ่งยศ ภู่อาภรณ์2 1ภาควิชาวัสดุศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ 2สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) ปฏิกิริยาฟิชเชอร์-โทรปช์ (FischerTropsch) เป็ น ปฏิ กิ ริ ย าส� ำ คั ญ ใน กระบวนการผลิตเชื้อเพลิง สังเคราะห์ โดยเปลี่ยนแปลงก๊าซธรรมชาติ ถ่านหิน และชีวมวลเป็นเชือ้ เพลิงเหลวและสารเคมี อื่น ๆ กระบวนการฟิชเชอร์-โทรปช์ ต้อง อาศัยตัวเร่งปฏิกิริยาในการเปลี่ยนก๊าซ คาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจนไปเป็น สารประกอบไฮโดรคาร์ บ อนจ� ำ พวก พาราฟินและ โอเลฟิน ดังสมการ
กลุม่ นักวิจยั จากมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์และสถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน(องค์การ มหาชน) ได้รว่ มท�ำการศึกษาตัวเร่งปฏิกริ ยิ าโคบอลต์ทเี่ จือโลหะรูทเี นียมและเซอร์โครเนียม ออกไซด์บนซิลิกาในปฏิกิริยาฟิชเชอร์-โทรปช์ ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่ส�ำคัญในการผลิตเชื้อเพลิง สังเคราะห์ โดยเทคนิคการดูดกลืนรังสีเอกซ์และพบว่าที่อุณหภูมิ 550 ๐C โลหะที่เจือเข้าไป ในตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์ส่งผลให้การเกิดปฏิกิริยาฟิชเชอร์-โทรปช์เร็วขึ้น
6
SLRI NEWSLETTER
ตั ว เร่ ง ปฏิ กิ ริ ย าแต่ ล ะชนิ ด จะให้ ผลิ ต ภั ณ ฑ์ ที่ มี ส มบั ติ แ ละองค์ ป ระกอบ แตกต่างกัน โลหะโคบอลต์เป็นตัวเร่งหนึง่ ที่ นิ ย มใช้ ใ นปฏิ กิ ริ ย าฟิ ช เชอร์ - โทรปช์ เ นื่ อ ง จ า ก มี กั ม มั น ต ภ า พ สู ง แ ล ะ ความสามารถในการเลื อ กผลิ ต ภั ณ ฑ์ พาราฟิ น โซ่ ต รง อี ก ทั้ ง ยั ง สามารถ เพิ่ ม ประสิ ท ธิ ภ าพและความว่ อ งไวใน การเกิดปฏิกิริยาได้โดยการเจือด้วยโลหะ หรือโลหะออกไซด์ ในการศึกษานี้จึงมุ่ง ศึกษาตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์ที่มีโลหะ รูทเี นียมและเซอร์โครเนียมออกไซด์บนตัว รองรับซิลิกา(Ru/ZrO2/Co/SiO2) เป็นตัว โปรโมเตอร์ โดยใช้เทคนิค Time-resolved x-ray absorption spectroscopy (TRXAS)
ผลการศึกษาที่เป็นตัวอย่างดังรูปที่ 1 อาจสังเกตได้จากสเปคตรัม XANES ในรูป พบว่าสามารถลดรูป Co3O4 เป็นโลหะ โคบอลต์ (Co) ได้ที่อุณหภูมิ 550 องศา เซลเซียส โดยกลไกการรีดักชันเกิดผ่าน โคบอลต์ที่อยู่ในรูป CoO อีกทั้งสามารถ บอกได้ ว ่ า รู ที เ นี ย มและเซอร์ โ ครเนี ย ม ออกไซด์ น้ั น ส่ ง ผลต่ อ ความสามารถ ในการรีดักชันของตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์ โดยท�ำให้ตวั เร่งปฏิกริ ยิ านัน้ มีความสามารถ ในการรี ดั ก ชั น ดี ขึ้ น ซึ่ ง จะท� ำ ให้ ตั ว เร่ ง ปฏิกริ ยิ าโคบอลต์พฒ ั นาไปเป็นชนิดทีว่ อ่ งไว ม า ก ขึ้ น ใ น ก ร ะ บ ว น ก า ร ป ฏิ กิ ริ ย า ฟิชเชอร์-โทรปช์ ข้อมูลที่ได้จากการวัดด้วย เทคนิค XANES ด�ำเนินงานทีร่ ะบบล�ำเลียงแสง T R X A S จึ ง เ ป ็ น ป ร ะ โ ย ช น ์ อ ย ่ า ง ยิ่ ง ในการพั ฒ นาตั ว เร่ ง ปฏิ กิ ริ ย าส� ำ หรั บ กระบวนการฟิ ช เชอร์ - โทรปช์ นั บ เป็ น กระบวนการหนึ่ ง ที่ ส� ำ คั ญ ของการผลิ ต เชื้อเพลิงสังเคราะห์
รูปที่ 1 แสดงการติดตามการเปลี่ยนแปลงของโคบอลต์ขณะเกิดปฏิกิริยารีดักชันด้วยก๊าซไฮโดรเจนแบบ in situ โดยเทคนิค XANES ที่ระบบลำ�เลียงแสง TRXAS
SLRI NEWSLETTER
7
SLRI Scoop
โครงการจัดสร้างและพัฒนาระบบเคลือบกระจกกล้องโทรทรรศน์
ส�ำหรับหอดูดาวแห่งชาติเฉลิมพระเกียรติ จ.เชียงใหม่ สถาบั น วิ จั ย ดาราศาสตร์ แ ห่ ง ชาติ (สดร.) และสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (สซ.) ได้มีการบันทึกความเข้าใจตกลงที่จะ ท�ำการวิจัยและพัฒนาในสาขาวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี ที่ เ กี่ ย วข้ อ งร่ ว มกั น ซึ่ ง โครงการจัดสร้างและพัฒนาระบบเคลือบ กระจกกล้ อ งโทรทรรศน์ ส� ำ หรั บ หอดู ด าว แห่งชาติเฉลิมพระเกียรติเป็นโครงการแรก ที่ ใ ช้ ป ระโยชน์ จ ากการบันทึกข้อ ตกลงดัง กล่ า ว โดยจะมี ก ารร่ ว มกั น จั ด สร้ า งและ พัฒนาระบบเคลือบฟิล์มบางในสุญญากาศ ส�ำหรับกระจกกล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้น ผ่านศูนย์กลาง 2.4 เมตร ที่มีขนาดใหญ่ ทีส่ ดุ ในภูมภิ าคอาเซียน ฟิลม์ บางอะลูมเิ นียม ที่เคลือบลงบนกระจกสะท้อนแสงจะมีความ หนาประมาณ 80 นาโนเมตร และมีความ เรียบสม�่ำเสมอเพื่อให้มีสมบัติการสะท้อน แสงที่ดี โดยจะต้องท�ำการเคลือบกระจก สะท้อนแสงอย่างน้อยทุกๆ สองปี
รูปที่ 1 ส่วนประกอบหลักๆ ของหอดูดาวแห่งชาติเฉลิมพระเกียรติ ที่จะสร้างขึ้นยอดดอยอินทนนท์ จังหวัดเชียงใหม่
แนวคิดเบื้องต้นในการออกแบบและ พัฒนาระบบเคลือบกระจก องค์ ป ระกอบของหอดู ด าวแห่ ง ชาติ เฉลิมพระเกียรติ มีกระจกสะท้อน แสงกล้องโทรทรรศน์ขนาด 2.4 เมตร ติด ตั้งอยู่ภายใน ซึ่งจ�ำเป็นต้องท�ำการเคลือบ อะลูมิเนียมใหม่ ศักยภาพของ สซ. ในการจัดสร้างและ พัฒนาระบบเคลือบกระจก การจัดสร้างระบบเคลือบฟิล์มบางดัง กล่าวจ�ำเป็นต้องอาศัยประสบการณ์ ความรู้ ความสามารถ ทางด้านเทคโนโลยี ตลอดจน
8
SLRI NEWSLETTER
ภาพที่ 2 แสดงจุดติดตั้งระบบเคลือบกระจกฯ ที่เป็นไปได้ในบริเวณหอดูดาวแห่งชาติ
รูปที่ 3 ตัวอย่างเครื่องจักร และชิ้นงานสุญญากาศที่ผลิตโดยโรงเครื่องมือกลของ สซ.
ฝีมอื ช่างทีส่ ะสมมาเป็นระยะเวลาหนึง่ จึงจะ มีขีดความสามารถเพียงพอในการผลิตชิ้น งานได้ตามเป้าหมายที่วางไว้ ตลอดระยะ เวลาไม่ต�่ำกว่าสิบปี บุคลากร ของ สซ. ได้ ออกแบบ พัฒนา จัดสร้างอุปกรณ์และเครือ่ ง มือสุญญากาศระดับสูง (UHV) ทัง้ นีไ้ ด้ดำ� เนิน การให้ บ ริ ก ารแก่ ห น่ ว ยงานภายใน และ ภายนอกทั้งภาครัฐและเอกชน ดังนั้น สซ. จึงมีศักยภาพเพียงพอในการจัดสร้างและ พัฒนาระบบเคลือบกระจกดังกล่าว สดร. จึงร่วมกับ สซ. ออกแบบและ พัฒนาระบบเคลือบกระจก เพื่อผลิตเครื่อง เคลื อ บกระจกขนาดใหญ่ ที่ มี เ ทคโนโลยี การเคลือบกระจกที่ทันสมัยและคุณภาพดี ทั ด เที ย มกั บ การน� ำ เข้ า จากต่ า งประเทศ นอกจากนี้ เ ครื่ อ งเคลื อ บกระจกดั ง กล่ า ว ยังสามารถเคลือบกระจกสะท้อนแสงของ กล้องโทรทรรศน์ทมี่ ขี นาดเล็กกว่า 2.4 เมตร ได้ สามารถให้บริการแก่สถาบันการศึกษา และหน่วยงานต่างๆ ได้ โดยเครื่องเคลือบกระจกที่ผลิตขึ้นนี้ เป็นระบบสุญญากาศ ใช้หัวพ่นสารเคลือบ ชนิด Magnetron Sputtering ซึ่งเป็น เทคโนโลยีที่ช่วยให้การเรียงตัวของโลหะบน พืน้ ผิวกระจกมีความเรียบสม�ำ่ เสมอ ควบคุม ความหนาของชัน้ โลหะให้มคี วามสามารถใน การสะท้อนแสงได้ดี และยังสามารถเคลือบ โลหะชนิดอื่นๆ อาทิ ทองค�ำ ทองแดง และ ซิลิกาได้อีกด้วย ขณะนี้ เครื่องเคลือบกระจกได้ด�ำเนิน การสร้างและประกอบชิ้นส่วนทั้งหมดใกล้ เสร็จสมบูรณ์ร้อยละ 80 จากนั้นจะท�ำการ ทดสอบการเคลื อ บโดยใช้ ก ระจกจ� ำ ลอง ลักษณะรูปร่างคล้ายขนาดจริง หากเสร็จ สมบูรณ์จะน�ำมาติดตั้งที่จังหวัดเชียงใหม่ พร้อมใช้งานประมาณปลายปี 2556 นี้
ภาพที่ 4 ภาพแสดงรูปร่างของระบบเคลือบกระจกที่สร้างและพัฒนาขึ้นสำ�หรับหอดูดาวแห่งชาติ เฉลิมพระเกียรติ (ออกแบบระบบโดย สซ.)
SLRI NEWSLETTER
9
SLRI Activity
เอกอัครราชทูตออสเตรเลียประจ�ำประเทศไทย เยี่ยมชมสถาบันฯ
ศาสตราจารย์ นาวาอากาศโท ดร.สราวุฒิ สุจติ จร ผูอ้ ำ� นวยการสถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน ให้การต้อนรับ นาย James Wise เอกอัครราชทูตออสเตรเลียประจ�ำประเทศไทย เนือ่ งในโอกาสเยีย่ มชมสถาบันฯ เมือ่ วันที่ 26 ส.ค. 2556 ทีผ่ า่ นมา
สซ. จัดอบรมปฏิบัติการเทคนิคอินฟราเรดสเปกโตรสโกปี ครั้งที่ 1 สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) จัดอบรม ปฏิบตั กิ ารเทคนิคอินฟราเรดสเปกโตรสโกปี ครัง้ ที่ 1 เมือ่ วันที่ 26-27 สิงหาคม 2556 ณ ระบบล�ำเลียงแสงที่ 4.1 Infrared Spectroscopy and Imaging โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อให้ผู้ใช้บริการสามารถ ท�ำการทดลองด้วยเทคนิค IR Spectroscopy ได้อย่างถูกต้องและ มีประสิทธิภาพ อันจะน�ำไปสู่การผลิตผลงานตีพิมพ์ลงในวารสาร วิชาการระดับนานาชาติในอนาคต
นายส�ำเริง ด้วงนิล ผู้ช่วยผู้อ�ำนวยการฝ่ายพัฒนาวิศวกรรม รับโล่ประกาศเกียรติคุณศิษย์เก่าดีเด่น มทร.อีสาน สถาบันฯ ขอแสดงความยินดีกบั นายส�ำเริง ด้วงนิล ผูช้ ว่ ย ผู้อ�ำนวยการฝ่ายพัฒนาวิศวกรรม เนื่องในโอกาสรับโล่ประกาศ เกียรติคณ ุ ศิษย์เก่าดีเด่น ในงานสายสัมพันธ์ น้อง-พี่ มทร.อีสาน ณ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลอีสาน จ.นครราชสีมา เมือ่ วันที่ 3 สิงหาคม 2556 และในโอกาสนี้ ศาสตราจารย์ นาวาอากาศโท ดร.สราวุฒิ สุจติ จร ผูอ้ ำ� นวยการสถาบันวิจยั แสงซินโครตรอนและ คณะผูบ้ ริหาร ได้มอบช่อดอกไม้แสดงความยินดี แก่นายส�ำเริง ด้วงนิล อีกด้วย
10
SLRI NEWSLETTER
SLRI Activity
งานสถาปนา สซ. ประจ�ำปี 2556
รองศาสตราจารย์ ดร.วีระพงษ์ แพสุวรรณ ปลัดกระทรวง วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี คณะกรรมการบริหารสถาบันฯ คณะผู้ บริหาร และบุคลากร ร่วมกิจกรรมงานสถาปนาสถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) ประจ�ำปี 2556 เมือ่ วันที่ 19 กันยายน 2556 ณ
สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน ในตอนเช้าเป็นพิธไี หว้ศาลเจ้าที่ ศาลปู่ ศรีหมืน่ ชมพู และศาลเจ้าพ่อสิงค์ทอง ต่อด้วยการปาฐกถาพิเศษ โดย รศ.ดร.วีระพงษ์ แพสุวรรณ ปลัดกระทรวงวิทยาศาสตร์ฯ จากนัน้ เป็น พิธสี งฆ์ และปิดท้ายด้วยการรับประทานอาหารร่วมกัน
นักวิจัย สซ. รับใบประกาศเกียรติคุณจากโครงการ “วิทยาศาสตร์สู่ความเป็นเลิศ ประจ�ำปี 2556”
สถาบันฯ ได้รบั ประกาศเกียรติคณ ุ ภายใต้ “โครงการวิทยาศาสตร์สคู่ วาม เป็นเลิศ ประจ�ำปี 2556” จากนายนิคม ไวยรัชพานิช ประธานวุฒสิ ภา ในหัวข้อ งานวิจยั การพัฒนาแม่พมิ พ์โลหะด้วยเอกซ์เรย์ลโิ ธกราฟีเพือ่ สร้างห้องปฏิบตั กิ าร บนชิพ” ของ ดร.รุง่ เรือง พัฒนากุล และ “การใช้เทคโนโลยีแสงซินโครตรอน วิจยั เพิม่ มูลค่าเหล็กรีดร้อน” ของ ดร.วุฒไิ กร บุษยาพร นักวิทยาศาสตร์ระบบ ล�ำเลียงแสง เมือ่ วันที่ 2 กันยายน 2556 ณ อาคารรัฐสภา 1 กรุงเทพฯ
SLRI NEWSLETTER
11