Researchcompendium2015 by emediaslri

Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)

SLRI

Research Compendium 2015

สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

Synchrotron Light Research Institute (Public Organization)

สถาบันวิจัยแสงซิ นโครตรอน (องค์การมหาชน)

ส�ำนักงานใหญ่ 111 หมู่ 6 อาคารสิรินธรวิชโชทัย ถนนมหาวิทยาลัย ต�ำบลสุรนารี อ�ำเภอเมือง จังหวัดนครราชสีมา 30000 โทรศัพท์ 0-4421-7040 โทรสาร 0-4421-7047 อีเมล์ siampl@slri.or.th เว็บไซต์ www.slri.or.th ส�ำนักงานส่วนหน้า อาคารโยธี ชัน้ 2 เลขที่ 75/47 ถนนพระราม 6 แขวงทุง่ พญาไท เขตราชเทวี กรุงเทพ 10400 โทรศัพท์ 0-2354-3954 โทรสาร 0-2354-3955

SLRI Research Compendium 2015

ค�ำน�ำ “เครื่ องก�ำเนิดแสงซินโครตรอน” เป็ นโครงสร้ างพืน้ ฐานขนาดใหญ่ ได้ เข้ ามามีบทบาทในการพัฒนาคุณภาพ และแก้ ไขปั ญหาในภาคอุตสาหกรรมทีส่ ามารถสร้ างมูลค่าเพิม่ ให้ กบั สินค้ าชันน� ้ ำในประเทศทีพ่ ฒ ั นาแล้ วอย่างแพร่หลาย อัน เนื่ อ งมาจากคุณ สมบัติ เ ฉพาะของแสงซิ น โครตรอนที่ ใ ห้ ค วามเข้ ม แสงสูง สามารถคัด เลื อ กพลัง งานแสง ที่ ต้ อ งการใช้ ไ ด้ แ ละความรวดเร็ ว ในการวิ เ คราะห์ ยัง ผลให้ มี ศัก ยภาพในการแก้ ไ ขปั ญ หาในเชิ ง ลึก เหนื อ กว่ า เทคนิ ค การวิ เ คราะห์ ทั่ว ไป ผนวกกับ การเติ บ โตของนวัต กรรมที่ เ กิ ด จากวิ ส าหกิ จ ขนาดกลางและขนาดย่ อ ม ทีเ่ ป็ นแรงขับเคลือ่ นทีส่ ำ� คัญในระบบเศรษฐกิจ จึงท�ำให้ สนิ ค้าในประเทศเหล่านันมี ้ ความสามารถในการแข่งขันอยูใ่ นระดับสูง ในประเทศไทย “เครื่ อ งก� ำ เนิ ด แสงสยาม” ภายใต้ การด� ำ เนิ น งานของสถาบั น วิ จั ย แสงซิ น โครตรอน (องค์ การมหาชน) กระทรวงวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี ได้ พัฒนาระบบล�ำเลียงแสงและระบบวัดให้ มีศกั ยภาพ มากขึ ้นตามล�ำดับ ได้ เปิ ดให้ บริ การแสงซินโครตรอนมาตังแต่ ้ ปี พ.ศ.2546 จนถึงปั จจุบนั พบว่ามีโครงการจ�ำนวนกว่า 2,000 โครงการขอเข้ าใช้ แสง จากผู้ใช้ ในหน่วยงานภาครัฐและเอกชนทังในและต่ ้ างประเทศกว่า 2,500 คน มีผลงาน ตีพิมพ์ระดับนานาชาติมากกว่า 400 ผลงาน ทังยั ้ งสามารถรองรับการตอบโจทย์ในภาคการเกษตร สิ่งแวดล้ อม ศิลปวัฒนธรรมไทย การแพทย์ การพัฒนาวัสดุใหม่ รวมทังอุ ้ ตสาหกรรมเพิ่มขึ ้นในทุกปี ผลงานวิจยั โดยย่อที่ปรากฏใน SLRI Research Compendium 2015 ฉบับนี ้ เป็ นส่วนหนึง่ ของผลงานวิจยั ที่ได้ รับการยอมรับในเชิงประจักษ์ ในการใช้ แสงซินโครตรอนตอบโจทย์ในด้ านต่างๆ ที่จะเป็ นส่วนหนึง่ ในการขับเคลื่อน ประเทศให้ มีศกั ยภาพในการแข่งขันทางเศรษฐกิจบนฐานความรู้ด้านวิทยาศาสตร์ อย่างยัง่ ยืนต่อไป

SLRI Research Compendium 2015

สารบัญ ค�ำน�ำ วิทยาศาสตร์ส่งิ มีชีวิต (Life Science) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 วิทยาศาสตร์ การอาหาร (Food Science). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 แสงซินโครตรอนกับการศึกษาเอกลักษณ์เชิงโครงสร้ างของรังนก. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 การพัฒนาศักยภาพการสังเคราะห์สารประกอบโอลิโกแซคคาไรด์ด้วยเอนไซม์จากข้ าว. . . . . . . . . . . . 10 ชีววิทยา (Biology). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 การศึกษาแบคทีเรียทีส่ งั เคราะห์อนุภาคแม่เหล็กนาโนสายพันธุ์ใหม่ในประเทศไทยด้ วยแสงซินโครตรอน. .11 วิทยาศาสตร์ การแพทย์ (Medical Science). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 การบ่งชี ้การเกิดมะเร็งตับจากซีรั่มของผู้ป่วย. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 การศึกษาฤทธิ์ต้านมะเร็ งของติ ้วขนและสนสามใบ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 การติดตามการจัดเรี ยงตัวของโมเลกุลแป้งเม็ดมะขามเพื่อใช้ ในการผสมยารักษาโรค. . . . . . . . . . . . . 14 กลไกการดื ้อยาของเชื ้อแบคทีเรี ย. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 ธาตุเจือในเส้ นผมบ่งบอกโรคสมองเสื่อม. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 วิทยาศาสตร์ การเกษตร (Agricultural Science). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 การคัดแยกเนื ้อไก่สายพันธุ์ไก่เนื ้อโคราช. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 การสร้ างภูมิต้านทานโรคใบไหม้ และเพิ่มผลผลิตมันส�ำปะหลังโดยใช้ แบคทีเรี ย . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ซัลเฟอร์ กบั โรคเปลือกไม้ ยางพารา. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 วิทยาศาสตร์กายภาพ (Physical Science). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 วัสดุชัน้ สูง (Advanced Materials) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 แสงซินโครตรอนกับงานวิจยั แว่นตานาโน. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 โพลิเมอร์ และยางธรรมชาติ (Polymer and Rubber). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 การพัฒนาผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์ จากหญ้ าแฝก. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 การศึกษาการใช้ สารซิลกิ าแทนคาร์ บอนเป็ นตัวเสริ มความแข็งแรงในยางพาราธรรมชาติ . . . . . . . . . . 25 การใช้ เส้ นใยป่ านศรนารายณ์เพื่อเสริ มแรงยางธรรมชาติ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 โบราณวัตถุและโบราณสถาน (Archeology) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 การฟื น้ ฟูสตู รหุงกระจกเกรี ยบโบราณ มรดกล� ้ำค่าของไทย. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 เปิ ดโลกงานโบราณคดีในประเทศไทย. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 ไขปริ ศนาเฉดสีของธาตุทองแดงที่เจือในลูกปั ดแก้ วโบราณสีแดงที่ค้นพบในประเทศไทย. . . . . . . . . . . 29 วิทยาศาสตร์ ส่ งิ แวดล้ อม (Environmental Science) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 ขุยมะพร้ าวบ�ำบัดน� ้ำเสีย . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 “ว่านมหากาฬ” ลดปริ มาณสังกะสีในพื ้นที่ปนเปื อ้ น. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 การบ�ำบัดน� ้ำเสียจากโรงย้ อมด้ วยอนุภาคนาโนไคติน. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 การประยุ กต์ใช้ในอุ ตสาหกรรม (Industrial Applications). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 “เอสซีจี เคมิคอลส์” พัฒนาเม็ดพลาสติกด้ วยแสงซินโครตรอน . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 “เอสซีจี เคมิคอลส์” พัฒนาสารเติมแต่งจากน� ้ำมันหนักกระบวนการปิ โตรเคมี . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 “ฮันนี่เวลล์ ”เพิ่มมูลค่าชิ ้นส่วนอิเล็กทรอนิคส์ด้วยแสงซินโครตรอน . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 อุตสาหกรรมแป้งมันบ้ านโป่ ง พัฒนา “Encapsulation” เคลือบกลิน่ รส. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 แสงซินโครตรอน แก้ ปัญหาลายไม้ ใน เหล็กรี ดร้ อน“สหวิริยาสตีล”. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 “Golf Pride” มัน่ ใจ ไม้ กอล์ฟคุณภาพสูงด้ วยแสงอินฟราเรด. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 เบทาโกร: เนื ้อหมูคณ ุ ภาพสูง S-Pure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 ขนไก่ป่นอาหารสัตว์โปรตีนคุณภาพสูง. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42 ไฟเบอร์ คณ ุ ภาพสูงจากกากมันส�ำปะหลัง. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 กุ้งแช่แข็งปลอดภัย จุดขาวแคลเซียมบนเปลือก . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44 4

SLRI Research Compendium 2015

นวัตกรรม และสิ่งประดิษฐ์ (Innovations). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 ซินโครตรอนประสบผลส�ำเร็ จในการสร้ างเครื่ องเคลือบกระจกกล้ องโทรทรรศน์ในหอดูดาว เฉลิมพระเกียรติ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 แม่พิมพ์โลหะความละเอียดสูง. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 ชุดตรวจวัดความชื ้นสัมพัทธ์ความเร็ วสูง. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 อุปกรณ์ตรวจวัดความเร่งขนาดจิ๋ว . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 อุปกรณ์ประมวลค่าความชื ้นและอุณหภูมิส�ำหรับโรงเลี ้ยงไก่-เป็ ด. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 อุปกรณ์วดั เชิงแสงแบบพกพา . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 ชุดแสดงผลอักษรเบรลล์ 20 เซลล์ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 ไข่มกุ สีทองด้ วยแสงซินโครตรอน . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 ไข่มกุ พิมพ์ลายสีทอง. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 ศักยภาพการพัฒนาระดับสูงในอนาคต (Future Potential) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 เทคโนโลยีสเต็มเซลล์ในการรักษาโรคตับ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 การจ�ำแนกเซลล์กระดูกอ่อนที่พฒ ั นามาจากสเต็มเซลล์. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 การพัฒนาวัสดุตวั น�ำชนิดใหม่ที่มีคณ ุ สมบัตเิ หนือกว่าสารกึง่ ตัวน�ำซิลคิ อน . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 การศึกษาการกระจายขนาดอนุภาคนาโนแม่เหล็ก ส�ำหรับการพัฒนาหน่วยความจ�ำความจุสงู . . . . . . 62 การพัฒนาอนุภาคนาโนแม่เหล็กเพื่อใช้ เป็ นหน่วยความจ�ำความจุสงู . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 การพัฒนาขัวอิ ้ เล็กโทรดส�ำหรับสารกึง่ ตัวน�ำพลาสติกจากอินเดียมทินออกไซด์ . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 เอกสารอ้างอิง. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 กิตติกรรมประกาศ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67

SLRI Research Compendium 2015

วิทยาศาสตร์ส่งิ มีชีวิต

Life Science SLRI Research Compendium 2015

วิทยาศาสตร์ส่งิ มีชีวิต (Life Science) วิทยาศาสตร์การอาหาร แสงซินโครตรอนกับการศึกษาเอกลักษณ์เชิงโครงสร้ างของรังนก การพัฒนาศักยภาพการสังเคราะห์สารประกอบโอลิโกแซคคาไรด์ด้วยเอนไซม์จากข้ าว ชี ววิทยา การศึกษาแบคทีเรี ยที่สงั เคราะห์อนุภาคแม่เหล็กนาโนสายพันธุ์ใหม่ในประเทศไทยด้ วยแสงซินโครตรอน วิทยาศาสตร์การแพทย์ การบ่งชี ้การเกิดมะเร็งตับจากซีรั่มของผู้ป่วย การศึกษาฤทธิ์ต้านมะเร็ งของติ ้วขนและสนสามใบ การติดตามการจัดเรี ยงตัวของโมเลกุลแป้งเม็ดมะขามเพื่อใช้ ในการผสมยารักษาโรค กลไกการดื ้อยาของเชื ้อแบคทีเรี ย ธาตุเจือในเส้ นผมบ่งบอกโรคสมองเสื่อม วิทยาศาสตร์การเกษตร การคัดแยกเนื ้อไก่สายพันธุ์ไก่เนื ้อโคราช การสร้ างภูมิต้านทานโรคใบไหม้ และเพิ่มผลผลิตมันส�ำปะหลังโดยใช้ แบคทีเรี ย ซัลเฟอร์ กบั โรคเปลือกไม้ ยางพารา

SLRI Research Compendium 2015

แสงซิ นโครตรอนกับการศึกษาเอกลักษณ์เชิ งโครงสร้างของรังนก “รังนก” หมายถึง รั ง ของนกนางแอ่ น นกชนิ ด นี เ้ ป็ นนก ขนาดเล็ก มีขนาดล�ำ ตัวยาว 3 นิ ้วครึ่งถึง 6 นิ ้ว หนักประมาณ 15-18 กรัม ปั จจุบนั มี ก ฎหมายก� ำ หนด ใ ห้ เ ก็ บ รั ง น ก ไ ด้ ไม่ เ กิ น ปี ละ 3 ครัง้ ให้ ส อดคล้ อง กั บ วงจรชี วิ ต ของนก นั่น คื อต้ อ งเก็ บ รั ง ก่ อ นที่ นกจะวางไข่ ราวเดื อนมี น าคม พฤษภาคม และครั ง้ สุดท้ ายในเดื อนสิงหาคม จากนัน้ ก็ไม่เข้ าไปเก็บอีกจนกว่าจะถึงฤดูกาลเก็บรังนกในปี ถัดไป พ่อและแม่นกจะสร้ างรังก่อนการผสมพันธุ์ด้วยน� ้ำลายเป็ น สีขาวลักษณะรังเหมือนถ้ วยใช้ เป็ นที่วางไข่และที่อยู่ของ ลูกนก ด้ านการแพทย์มกี ารค้ นพบว่าในรังนกมีสารประกอบ ทางชีวเคมีที่มีคณ ุ ค่าต่อร่างกาย เช่น ไกลโคโปรตีนที่ช่วย กระตุ้นเม็ดเลือดขาวในน� ้ำเหลืองมนุษย์ให้ สงั เคราะห์สาร ต่อต้ านเชื ้อแบคทีเรี ยและไวรัส เสริ มสร้ างระบบภูมิค้ มุ กัน ของร่ างกาย นอกจากนี ย้ ังมีกรดเซียลิค (Sialic Acid) ที่พบได้ ในน� ้ำนมแม่ช่วงแรกคลอดและเป็ นส่วนประกอบ ส� ำ คัญ ส่ว นหนึ่ง ของเยื่ อ หุ้ม เซลล์ ส มอง รั ง นกนางแอ่น ในด้ านเศรษฐกิจถือเป็ นสินค้ าหาได้ ยากและมีราคาแพง ปั จจุบนั การตรวจสอบรังนกสามารถท�ำได้ โดยใช้ เทคนิค ทางวิ ท ยาศาสตร์ ที่ เ รี ย กว่ า การดูด กลื น รั ง สี อิ น ฟราเรด ที่สามารถแยกความแตกต่างระหว่างรั งนกแท้ กับรั งนก ปลอมได้ เนื่ องจากรั งนกแท้ จะมี ส่วนประกอบของกรด อะมิโนที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวมีความแตกต่างจากรังนก ปลอมอย่างชัดเจน

นอกจากนี ก้ ารเรี ยงตั ว ของสารประกอบใน โครงสร้ างของรังนกยังมีความเป็ นเอกลักษณ์ ซึ่งสามารถ ตรวจสอบได้ ด้วยเทคนิคการกระเจิงรังสีเอกซ์ที่มมุ ขนาด เล็กโดย ผศ.ดร.นิรันดร มาแทน อาจารย์ประจ�ำสาขาวิชา วิทยาศาสตร์ และวิศวกรรมวัสดุ ส�ำนักวิชาวิศวกรรมศาสตร์ และทรั พยากร มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์ และนักวิจัยที่ สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน ได้ ค้นพบว่าการเรี ยงตัวของ สารประกอบในรังนกมีลกั ษณะโครงสร้ างที่เป็ นชันๆ ้ ซ้ อน ทับ กัน แต่ล ะชัน้ มี ลัก ษณะเป็ นลอนเหมื อ นคลื่ น ที่ มี ก าร กระเพื่อมซึง่ มีความหนามากถึง 6.2 นาโนเมตร นับได้ วา่ ผลของการศึกษานีอ้ าจเป็ นส่วนหนึ่งที่จะช่วยแยกความ แตกต่างระหว่างรังนกแท้ กบั รังนกปลอม รวมถึงจะมีสว่ น ในการช่วยชี ้วัดถึงคุณภาพของรังนกที่เก็บมาได้ ในแต่ละ ครัง้ ในแต่ละช่วงของปี

ผศ.ดร.นิรันดร มาแทน สาขาวิทยาศาสตร์ และวิศวกรรมวัสดุ ส�ำนักวิชาวิศวกรรมศาสตร์ และทรัพยากร มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์ ใช้ เทคนิคการกระเจิงรังสีเอกซ์มมุ เล็ก/สูง SAX/WAXS

SLRI Research Compendium 2015

การพัฒนาศักยภาพการสังเคราะห์สารประกอบโอลิโกแซคคาไรด์ ด้วยเอนไซม์จากข้าว ที่เหมาะสม ตัวอย่างของสารประกอบโอลิโกแซคคาไรด์ ได้ แก่ น� ำ้ เชื่ อมกลูโคสที่ใช้ ในอาหารเพื่อให้ ความหวาน ป้องกันการตกผลึกของน� ้ำตาล ปรับปรุงเนื ้อสัมผัส และเป็ น วัตถุดบิ หลักของการผลิตน� ้ำเชื่อมฟรุ๊กโตสซึง่ มีความหวาน มากกว่า นิยมใช้ ในผลิตภัณฑ์อาหาร เครื่องดืม่ ครีมเทียม น� ้ำอัดลม ขนมหวาน ลูกกวาด ไอศกรีม แยม ผลไม้ กวน ซอส น� ้ำจิ ้ม เป็ นต้ น

โอลิโกแซคคาไรด์เป็ นสารประกอบคาร์ โบไฮเดรต สายสัน้ มีองคป์ระกอบหลักคือโมเลกุลน� ้ำตาลเล็กๆ จับกัน ตัง้ แต่ 2 ถึ ง 10 หน่ ว ย จัด เป็ นประเภทหนึ่ ง ของสาร พรี ไบโอติกส์ที่ไม่ถูกย่อยด้ วยน�ำ้ ย่อยในกระเพาะอาหาร แต่จะถูกแบคทีเรี ยในล�ำไส้ ย่อยสลายให้ เกิดสารปฏิชีวนะ บางชนิดและลดการเจริญของแบคทีเรียทีไ่ ม่ดใี นล�ำไส้ ใหญ่ ได้ แหล่งที่มาของโอลิโกแซคคาไรด์นนได้ ั ้ มาจากการสกัด จากพืช เช่น ข้ าวสาลี กล้ วย หอม กระเทียม และหน่อไม้ ฝรั่ง จากการย่อยสารแป้ง และจากการสังเคราะห์โดยใช้ เอนไซม์

คณะผู้วิจัยจากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยี สุรนารี ร่ วมกับมหาวิทยาลัยมหิดล มหาวิทยาลัยบริ ติชโคลัมเบีย ประเทศแคนาดา และสถาบัน วิ จั ย แสงซิ น โครตรอน (Pengthaisong et al., 2012; Pengthaisong et al., 2012) ได้ สงั เคราะห์ เอนไซม์ ไกลโคซินเทสจากข้ าวด้ วยเทคนิค ทางด้ านพันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพ และศึกษา คุณสมบัตพิ บว่าเอนไซม์นี ้มีความสามารถในการสร้ างสาร โอลิโกแซคคาไรด์ทมี่ นี � ้ำตาลหน่วยย่อยต่อกันได้ ถงึ 11 หน่วย และผลการศึ ก ษาโครงสร้ างสามมิ ติ ร ะดั บ อะตอม ด้ วยเทคนิค Protein Crystallography ท�ำให้ เข้ าใจถึงบทบาท การสังเคราะห์สารโอลิโกแซคคาไรด์ของเอนไซม์นี ้มีความ แตกต่างไปจากเอนไซม์ชนิดอื่น องค์ความรู้ ที่ได้ จากการ ศึกษานี ้สามารถน�ำไปพัฒนาศักยภาพการสังเคราะห์สาร โอลิโกแซคคาไรด์ที่มีคณ ุ ลักษณะเฉพาะตามต้ องการด้ วย เอนไซม์จากข้ าวได้ ในอนาคต

1. Pengthaisong, S., C. F. Chen, S. G. Withers, B. Kuaprasert, and J. R. Ketudat Cairns. 2012. Rice BGlu1 glycosynthase and wild type transglycosylation activities distinguished by cyclophellitol inhibition. Carbohydrate Research 325:51-59. 2. Pengthaisong, S., S. G. Withers, B. Kuaprasert, J. Svasti, and J. R. Ketudat Cairns. 2012. The role of the oligosaccharide binding cleft of rice BGlu1 in hydrolysis of cellooligosaccharides and in their synthesis by rice BGlu1 glycosynthase. Protein Sci. 21:362-372. 10

SLRI Research Compendium 2015

การศึกษาแบคทีเรียที่สังเคราะห์อนุภาคแม่เหล็กนาโนสายพันธุ ์ใหม่ ในประเทศไทยด้วยแสงซิ นโครตรอน

อนุภาคนาโนแม่เหล็กที่ใช้ ในปั จจุบนั ส่วนใหญ่ ได้ มาจากการสังเคราะห์ด้วยวิธีทางเคมี เช่น การตกตะกอน ร่วม (Co-precipitation) เทอร์ มอลดีคอมโพซิชนั (Thermal Decomposition) และปฏิกริ ิยาโซล-เจล (Sol-gel Reaction) มีการน�ำมาประยุกต์ใช้ ในงานหลายด้ าน เช่น การแพทย์ อณูชีววิทยา เทคโนโลยีชีวภาพและสิ่งแวดล้ อม อย่างไร ก็ตามการผลิตอนุภาคนาโนแม่เหล็กจากสิ่งมีชีวิตนับเป็ น อีกวิธีหนึง่ ทีก่ ำ� ลังได้ รับความสนใจ เนือ่ งจากมีการค้ นพบว่า แบคทีเรียบางชนิดมีสมบัตพิ เิ ศษในการน�ำไอออนของเหล็ก รอบตัวมาผลิตเป็ นอนุภาคนาโนแม่เหล็กทีม่ ขี นาดและรูปร่าง ทีแ่ น่นอน ขึ ้นอยูก่ บั กลไกการผลิตทีถ่ กู ควบคุมด้ วยแบคทีเรีย แต่ละชนิดจึงท�ำให้ มีขนาด และรูปร่างจ�ำเพาะต่อเชื ้อนันๆ ้ นอกจากนี ้อนุภาคแม่เหล็กจากแบคทีเรี ยยังมีการกระจาย ตัวที่ดีเนื่องจากแต่ละอนุภาคถูกห่อหุ้มด้ วยฟอสโฟลิปิด จึงเข้ ากันได้ ดีกับเซลล์ มีความเป็ นพิ ษต่อเซลล์ ต�่ำ และ สามารถปรั บ ปรุ ง พื น้ ผิ ว ได้ ง่ า ยท� ำ ให้ เ หมาะสมต่ อ การ ประยุกต์ใช้ ด้านการแพทย์และเทคโนโลยีชวี ภาพ คณะผู้วจิ ยั ได้ สำ� รวจและจ�ำแนกแบคทีเรียจากแหล่ง น� ้ำปนเปื อ้ นในประเทศไทยพบแบคทีเรี ยแกรมลบรู ปท่อน สายพันธุ์ใหม่ที่สามารถสังเคราะห์อนุภาคนาโนแม่เหล็ก แมกนีไทท์ (Fe3O4) ได้ ผลการวิเคราะห์ 16SrRNA สามารถ จ�ำแนกแบคทีเรี ยอยู่ในซับดิวิชนั Alphaproteobacteria แบคทีเรี ยนี ้มีขนาด 0.3 x0.9 ไมโครเมตร จากการศึกษา ด้ วยกล้ องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (Transmis-

sion Electron Microscopy: TEM) พบว่าภายในมีเวสิเคิล (Vesicle) ขนาด ประมาณ 100 นาโนเมตร ประมาณ 1-8 เวสิเคิลต่อเซลล์ ภายในประกอบด้ วยธาตุออกซิเจน และ เหล็กในปริ มาณที่สงู นอกจากนี ้เมื่อศึกษาโครงสร้ างผลึก ด้ วยเทคนิคการถ่ายภาพและวัดรู ปแบบการเลี ้ยวเบนของ อิเล็กตรอนในบริ เวณที่เลือก (Transmission Electron Microscopy-Selected Area Electron Diffraction: TEMSAED) สามารถพิสจู น์ได้ ว่าสารประกอบในเวสิเคิล คือ ออกไซด์ของเหล็กชนิดแมกนีไทต์เนื่องจากมีระนาบเท่ากับ 222, 400, 531 และ 533 เมือ่ เทียบกับ JCPDS Standard Card Number 89-0951 รวมทัง้ การศึก ษากลไกการ สังเคราะห์อนุภาคนาโนแม่เหล็กในเซลล์แบคทีเรี ยดังกล่าว พบว่าแบคทีเรียทีเ่ ลี ้ยงในอาหารทีม่ ี FeCl3 เป็ นองค์ประกอบ สามารถผลิตอนุภาคนาโน Fe3O4 และ Fe2O3 ได้ นอกจากนี ้ ยังพบว่าแบคทีเรียมีสดั ส่วนของปริมาณ Fe3O4 เพิม่ ขึ ้น ขณะ ที่ปริ มาณ Fe2O3 ลดลง ในระยะการเจริ ญที่ 12, 24 และ 48 ชัว่ โมง ซึง่ อยูใ่ นระยะ Early-log, mid-log และ late-log phase ตามล�ำดับ จากการศึกษากลไกการสังเคราะห์อนุภาคนาโน แม่เหล็กด้ วยเทคนิคการดูดกลืนรังสีเอกซ์ในช่วง XANES (X-ray Absorption Near-Edge Structure) ระบบล�ำเลียง แสงที่ 8 ของห้ องปฏิบตั กิ ารแสงสยาม เพือ่ ศึกษาสถานะเลข ออกซิเดชันของเหล็กทีพ่ บในแบคทีเรียในระยะต่างๆ ของการ เจริ ญเติบโตโดยใช้ สารประกอบ Fe2O3, Fe3O4 และ FeO เป็ นสารเปรี ยบเทียบมาตรฐาน พบว่าแบคทเรี ยสังเคราะห์ อนุภาคนาโนแมกนีไทท์ในสัดส่วนที่เพิ่มขึ ้นในการขณะที่ สัดส่วนของปริมาณ Fe2O3 ลดลง แสดงให้ เห็นว่ากลไกการ สังเคราะห์ Fe3O4 ของแบคทีเรี ยชนิดนี ้เกี่ยวข้ องกับการ เปลีย่ นแปลงสารประกอบตัวกลาง คือ Fe2O3 เป็ น Fe3O4 ด้ วยปฏิกริ ิยารีดกั ชัน

รศ.ดร. สินีนาฏ ศิริ สาขาวิชาชีววิทยา สำ�นักวิชาวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี, นางสาวสุทธิลักษณ์ ขวัญไตรรัตน์ ภาควิชาชีวเคมีคณะวิทยาศาสตร์มหาวิทยาลัยขอนแก่น

SLRI Research Compendium 2015

การบ่งชี้ การเกิดมะเร็งตับจากซี ร่มั ของผู ป้ ่ วย การวินิจฉัยโรคในระยะเริ่ มแรกจึงเป็ นเรื่ องส�ำคัญ ที่จะท�ำให้ ผ้ ปู ่ วยมะเร็ งตับมีคณ ุ ภาพชีวิตและอายุที่ยืนยาว ขึ น้ ปั จ จุ บัน การตรวจวิ นิ จ ฉั ย โรคท� ำ ได้ ห ลายวิ ธี เช่ น การตรวจการท�ำงานของตับ การตรวจอัลฟาฟี โตโปรตีน การตรวจอัล ตราซาวน์ ตับ การตรวจชิ น้ เนื อ้ ตับ ซึ่ง วิ ธี เหล่า นี ม้ ี ค่า ใช้ จ่ า ยทางด้ า นสารเคมี ที่ ร าคาแพงหรื อ ใช้ เครื่ องมื อที่ มีราคาสูง อี กทัง้ ผลการวิเคราะห์ ที่ได้ อาจมี ความคลาดเคลื่อนสูง รวมถึงใช้ เวลานานในการวิเคราะห์

มะเร็ ง ตับ เป็ นมะเร็ ง ที่ พ บในประเทศไทยมาก เป็ นอัน ดับ 1 ในเพศชาย และอัน ดับ 2 ในเพศหญิ ง แต่ละปี จะพบผู้ป่วยใหม่ประมาณ 15,000 รายและพบ ผู้ เ สี ย ชี วิ ต ป ร ะม า ณ 87% ปั จจุ บั น การ วิ นิ จฉั ย มะเร็ งตับยังไม่ดีพอ อัตราการรอดชีวิต 5 ปี ของผู้ป่วย มะเร็ งตั บ น้ อยกว่ า 5% เพราะส่ ว นใหญ่ ต รวจพบ เมื่อโรคอยูใ่ นระยะลุกลามจึงไม่สามารถท�ำการตรวจรักษา อย่างได้ ผล แม้ วา่ การปลูกถ่ายตับ (Liver Transplantation) เป็ นการรั ก ษาที่ ไ ด้ ผ ลดี ท� ำ ให้ ผ้ ูป่ วยมี ชี วิ ต ที่ ยื น ยาวขึน้ อย่างไรก็ตามการรักษาดังกล่าวจะให้ ผลดีในผู้ป่วยระยะ เริ่ มแรกเท่านัน้

คณะผู้วิจยั (Thumanu et al., 2014) ได้ ใช้ เทคนิค กล้ องจุลทรรศน์อินฟราเรด (FTIR Microspectrosscopy) ในการวิเคราะห์ และจ� ำแนกความผิดปกติที่เกิ ดขึน้ จาก ซีรั่มของผู้ป่วยที่เป็ นโรคมะเร็ งตับ มีข้อดีคือใช้ เวลาในการ ตรวจวิเคราะห์สนั ้ เตรียมตัวอย่างไม่ยงุ่ ยากและไม่ต้องผ่าน การใช้ สารเคมีใด ๆ ผลการวิเคราะห์พบว่าค่าการดูดกลืน รั งสีอินฟราเรดของซีรั่มจากผู้ป่วยโรคมะเร็ งตับมี ความ แตกต่างจากตัวอย่างจากคนปกติชัดเจนคือ โครงสร้ าง ทุติยภูมิของโปรตีนมีลกั ษณะเปลี่ยนแปลงไป และไขมันมี ปริ มาณลดลง มีคา่ ความถูกต้ องสูงถึง 96% นอกจากยังใช้ เป็ น Biomarker ในการติดตามระยะการเจริ ญและพัฒนา ของการเกิดโรคตับได้ อย่างรวดเร็ ว ซึง่ ถือว่ามีความจ�ำเป็ น ในทางคลินิกวิทยาให้ สามารถน�ำไปสู่การต่อยอดในการ

Thumanu, K., S. Sangrajrang, T. Khuhaprema, A. Kalalak, W. Tanthanuch, S. Pongpiachan, and P. Heraud. 2014. Diagnosis of liver cancer from blood sera using FTIR microspectroscopy: a preliminary study. J. Biophoton. 7:222-231.

SLRI Research Compendium 2015

การศึกษาฤทธิ์ต้านมะเร็งของติ้วขนและสนสามใบ

โรคมะเร็ ง เป็ นสาเหตุของการเสียชีวิตอันดับหนึง่ ของประชากรในประเทศไทย แม้ ปัจจุบนั การรักษาด้ วยการ ใช้ ยาเคมีบ�ำบัดที่มีประสิทธิภาพสูง แต่ยงั พบว่ามีผ้ ูป่วย เป็ นจ�ำนวนมากได้ รับผลข้ างเคียงจากการใช้ ยา รวมถึงการ ดื ้อยาท�ำให้ การรักษาด้ วยเคมีบ�ำบัดไม่ประสบผลส�ำเร็ จ ความพยายามในการน�ำสารสกัดจากพืชสมุนไพรไทยที่มี ฤทธิ์ยบั ยังการเจริ ้ ญของเซลล์มะเร็ ง และลดการเกิดการ ดื ้อยา จึงเป็ นอีกหนึง่ ความหวังในการรักษาโรคมะเร็ งร้ าย งานวิจัยนีเ้ ป็ นโครงการวิจัยแบบบูรณาการ สืบเนื่องมา จากโครงการวิจยั เพื่อสนองโครงการอนุรักษ์ พนั ธุกรรมพืช อันเนื่องมาจากพระราชด�ำริ สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี ที่มีผลงานงานวิจัยส�ำรวจพืชตาม พฤกษศาสตร์ พื ้นบ้ านของ ผศ. ดร .ทวีศกั ดิ์ ธิตเิ มธาโรจน์ และ รศ. ดร.บังอร ศรี พานิชกุลชัย ที่พบว่าสารสกัดจากกิ่ง และช่อใบของพืช 2 ชนิด คือ ติ ้วขนและสนสามใบให้ สาร ออกฤทธิ์ท�ำลายเซลล์มะเร็ งเม็ดเลือดขาว โดยท�ำให้ เซลล์ มะเร็ งค่อยๆ สลายตัวจากการท�ำลายตัวเองจากภายใน หรื อเรี ยกว่าการตังโปรแกรมท� ้ ำลายตัวเอง (Apoptosis) ซึง่ กระบวนการนี ้เป็ นผลดีตอ่ การรักษาโรคมะเร็ งเนื่องจาก

ไม่ มี ผ ลใดต่ อ เซลล์ ป กติ ที่ อ ยู่เ คี ย งข้ า ง และมีเพียงเซลล์ มะเร็ งเท่านัน้ ที่ตายลง ไป ไม่เกิดอาการอักเสบ นอกจากนี ้ยังพบ ว่าไม่มีผลข้ างเคียงจากการใช้ ยา ดังนัน้ เพื่อให้ ทราบกลไกการออกฤทธิ์ที่แท้ จริ ง ของพืชสมุนไพรทังสองชนิ ้ ดนี ้ คณะผู้วจิ ยั ประกอบด้ วย รศ.ดร. นาถธิดา วีระปรียากูร และคณะจากมหาวิทยาลัยขอนแก่น ร่วม กับ นัก วิ จัย จากสถาบัน วิ จัย แสงซิ น โคร ตรอน(Machana et al., 2012) ได้ ท�ำการศึกษาฤทธิ์ในการ ต้ านเซลล์มะเร็งเม็ดเลือดขาวจากสารสกัดพืชสมุนไพรไทย โดยใช้ กล้ องจุลทรรศน์อินฟราเรดศึกษาการเปลี่ยนแปลง ที่ เ กิ ด ขึ น้ ภายในเซลล์ ม ะเร็ ง พบว่ า สารสกั ด สมุน ไพร ทัง้ 2 ชนิดนี ้ ท�ำให้ เกิดการเปลี่ยนแปลงของโปรตีนที่อาจ เกี่ยวข้ องกับการท�ำลายตัวเองที่อยูใ่ นเซลล์มะเร็ง นอกจาก นี ้เมื่อเทียบกับการใช้ ยาเคมีบำ� บัดต่อเซลล์มะเร็งเม็ดเลือด ขาวยังพบการเปลี่ยนแปลงของปริ มาณโปรตีน ไขมัน และ กรดนิวคลีอกิ ทีแ่ ตกต่างกันอีกด้ วย ผลจากการศึกษานี ้อาจ น�ำไปสู่การน�ำพืชสมุนไพรไปใช้ ประโยชน์ จริ งในอนาคต รวมทังการน� ้ ำแสงซินโครตรอนไปใช้ ศึกษากลไกการออก ฤทธิ์ ของพืชสมุนไพรในเชิงลึกจะเป็ นอีกแนวทางหนึ่งใน การศึกษาและพัฒนาหาสารออกฤทธิ์ต้านมะเร็ งจากพืช สมุนไพรชนิดอื่น ๆ ในการท�ำงานวิจยั เชิงบูรณาการเพื่อ ก่อให้ เกิดประโยชน์สงู สุดต่อการดูแลสุขภาพของประชาชน ชาวไทย และยังเป็ นอนุรักษ์ พนั ธุ์พืชดังเดิ ้ มอีกด้ วย

Machana, S., N. Weerapreeyakul, S. Barusrux, K. Thumanu, and W. Tanthanuch. 2012. Synergistic anticancer effect of the extracts from Polyalthia evecta caused apoptosis in human hepatoma (HepG2) cells. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine 2:589-596.

SLRI Research Compendium 2015

การติดตามการจัดเรียงตัวของโมเลกุลแป้งเม็ดมะขามเพื่อใช้ในการผสมยา รักษาโรค

แป้งเม็ดมะขาม เป็ นสารโพลิเมอร์ ชีวภาพ ประกอบ ด้ วยโซ่โมเลกุลขนาดใหญ่เรียงตัวกันอยูภ่ ายใน ลักษณะการ เรียงตัวของโมเลกุลเหล่านี ้ก่อให้ เกิดลักษณะเฉพาะ เช่น เมือ่ เจือสารทีม่ โี มเลกุลขนาดเล็กบางชนิดลงในแป้งเม็ดมะขาม จะท�ำให้ เกิดการเปลี่ยนแปลงลักษณะการจัดเรี ยงโมเลกุล ภายใน และท�ำให้ แป้งเปลีย่ นสภาพเป็ นของเหลวหนืดหรื อ เจลใส การท�ำความเข้ าใจกระบวนการเปลีย่ นสภาพเป็ นเจล ของแป้งนี ้มีความส�ำคัญในกระบวนการผลิตยา เนื่องจาก สภาพการเป็ นเจลนันมี ้ ผลต่ออัตราการปลดปล่อยตัวยาที่ สามารถควบคุมได้

ติดตามกระบวนการเปลี่ยนแปลงการจัดเรี ยงโมเลกุลของ แป้งเม็ดมะขามเพื่อหาสภาวะที่เหมาะสมในการเปลี่ยน สภาพเป็ นเจล โดยเทคนิคนี ้สามารถน�ำมาใช้ ศกึ ษาขนาด และรูปร่ างของวัตถุหรื อโมเลกุลที่มีขนาดระดับนาโนเมตร (หนึง่ ในพันล้ านของเมตร หรื อขนาดประมาณหนึง่ ในหมื่น เท่าของความหนาของเส้ นผม) ผลการศึกษาวิจัยพบว่า โมเลกุลของแป้งเม็ดมะขามในสภาวะตังต้ ้ นนันมี ้ รูปร่างเป็ น ทรงกระบอกมีเส้ นผ่านศูนย์กลาง 0.4 – 0.9 นาโนเมตร ซึง่ แสดงให้ เห็นว่าแป้งเม็ดมะขามประกอบด้ วยโมเลกุลที่เป็ น สายโซ่ยาว แต่เมือ่ เติมสารทีม่ ขี นาดโมเลกุลเล็กเช่น อิริโครม แบลกที (EBT) ลงไปพบว่าแป้งเปลีย่ นสภาพเป็ นของเหลว หนืดคล้ ายเจล เนื่องจาก EBT ทีเ่ ติมลงไปท�ำหน้ าทีเ่ ป็ นตัว เชื่อมโมเลกุลของแป้งที่อยูใ่ กล้ เคียงกันให้ เข้ ามาชิดกันและ เมือ่ มีความเข้ มข้ นทีเ่ หมาะสมโมเลกุลของแป้งจะเรียงตัวเป็ น แผ่นบางทีม่ คี วามหนาประมาณ 0.5 นาโนเมตร

ความรู้ ความเข้ าใจกลไกนี ม้ ี ประโยชน์ อย่างยิ่ งต่อ การน�ำแป้งเม็ดมะขามไปใช้ ผสมกับยารักษาโรค เนื่องจาก ความเป็ นเจลของแป้งนันส่ ้ งผลต่ออัตราการปลดปล่อยตัว ยาสู่ร่างกายของคนเรา นัน่ คือการปลดปล่อยตัวยาช้ าลง ์ได้ นานกว่า นอกจากนี ้นักวิจยั ยัง จะมีผลให้ ยานันออกฤทธิ ้ ศาสตราจารย์ ดร.วิ ม ล ตัน ติ ไ ชยากุล จากคณะ สามารถพัฒนาเนื ้อเจลให้ แข็งแรงขึ ้นส่งผลให้ สามารถลด เภสัชศาสตร์ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ และคณะฯ ร่วม อัตราการปลดปล่อยตัวยาจาก 37% ลงเหลือ 15% ในช่วง กับนักวิจยั สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน(Hirun et al., 2012) เวลา 4 วัน ใช้ เทคนิคการกระเจิงรังสีเอกซ์มมุ เล็กจากแสงซินโครตรอน

Hirun, N., S. Rugmai, T. Sangfai, and V. Tantishaiyakul. 2012. SAXS and ATR-FTIR studies on EBT-TSX mixtures in their sol-gel phases. International Journal of Biological Macromolecules 51:423-430.

SLRI Research Compendium 2015

กลไกการดื้อยาของเชื้ อแบคทีเรีย มาอย่ า งต่ อ เนื่ อ งยั ง พบว่ า เชื อ้ มี อั ต ราการดื อ้ ต่ อ ยา มากขึ น้ และยั ง คงเป็ นปั ญหาอย่ า งมากต่ อ การรั ก ษา โรคที่ เ กิ ด จากการติ ด เชื อ้ นี ้ ปั จ จุบัน ในวงการแพทย์ ใ ห้ ความสนใจไปที่ สารสกั ด จากธรรมชาติ ที่ มี ฤทธิ์ ในการยับยังหรื ้ อฆ่าเชื ้อ ซึง่ หนึง่ ในสารทีม่ ฤี ทธิ์ในการยับยัง้ เชื ้อแบคทีเรี ย คือสารในกลุม่ ฟลาโวนอยด์ที่ได้ จากการน�ำ ส่วนต่างๆ ของพืชมาสกัดและท�ำให้ บริสทุ ธิ์ เชื ้อแบคทีเรียดื ้อยา Enterobacter cloacae และ Escherichia coli (E. coli) รวมไปถึง Methiciilin resistance และ Staphycoccus aereus (MRSA) เป็ นปั ญหาส�ำคัญที่ เมื่อแพร่กระจายไปยังผู้ป่วยแล้ วมีผลท�ำให้ เกิดอาการของ โรคที่ต่อต้ านยาปฏิชีวนะหลายชนิดมากขึ ้นเรื่ อยๆ ท�ำให้ ผู้ป่วยและเจ้ าหน้ าทีผ่ ้ ใู ห้ การดูแลในโรงพยาบาลมีความเสีย่ ง ต่อการติดเชื ้อมากขึ ้น E. coli เป็ นเชื อ้ แบคที เรี ยที่ พบได้ ในล�ำไส้ ม นุษย์ เข้ าสู่ร่างกายโดยการรับประทานอาหารและน� ้ำปนเปื อ้ น ก่ อ ให้ เ กิ ด โรคทางเดิ น ปั ส สาวะอัก เสบ และการติ ด เชื อ้ ในช่องท้ อง ในผู้ป่วยบางรายเชื ้อนี ้สามารถสร้ างสารพิษ ที่ มี ผ ลต่ อ เม็ ด เลื อ ดแดงและท� ำ ให้ เกิ ด ภาวะไตวาย แม้ มกี ารพัฒนายาปฏิชวี นะเพือ่ ต่อต้ านเชื ้อแบคทีเรียกลุม่ นี ้

งานวิจยั นี ้ได้ พฒ ั นาเทคนิคกล้ องจุลทรรศน์อนิ ฟราเรด ในการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของสารชีวเคมีจากการ วัดค่าการดูดกลืนแสงอินฟราเรดของโปรตีน ไขมัน และกรด นิวคลีอิกในเซลล์แบคทีเรี ย และจ�ำแนกเซลล์แบคทีเรี ย E. coli DMST 20662 ที่ดื ้อต่อยา Amoxicillin เมื่อได้ รับ ยาปฎิชวี นะและสารฟลาโวนอยด์ Apigenin และ Luteolin ที่ความเข้ มข้ นต่างๆ(Eumkeb et al., 2012) คณะผู้วิจยั พบว่าสารทังสองชนิ ้ ดมีฤทธิ์ในการต้ านเชื ้อจากการเพิม่ ขึ ้น ของปริ มาณไขมันและกรดนิวคลีอิกภายในเซลล์แบคทีเรี ย ที่สง่ ผลต่อโครงสร้ างของโปรตีนภายในเมื่อเปรี ยบเทียบกับ เชื ้อดื ้อยาทีไ่ ม่ได้ รับสารโฟรวานอยด์ นับว่าเป็ นข้ อมูลส�ำคัญ ที่จะสนับสนุนการพัฒนาสารต้ านแบคทีเรี ยใหม่ๆ เทคนิค การวิเคราะห์นี ้มีเตรียมตัวอย่างไม่ซบั ซ้ อน และใช้ เวลาในการ วิเคราะห์น้อยเมือ่ เทียบกับการวิเคราะห์ทางด้ านจุลชีววิทยา

Eumkeb, G., S. Siriwong, and K. Thumanu. 2012. Synergistic activity of luteolin and amoxicillin combination against amoxicillin-resistant Escherichia coli and mode of action. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 117:247253.

SLRI Research Compendium 2015

ธาตุเจือในเส้นผมบ่งบอกโรคสมองเสื่อม

ภาพแสดงส่วนประกอบของเส้ นผมมนุษย์ ภาวะสมองเสื่ อ ม (Dementia) คื อ ภาวะที่ ส มอง ท�ำงานลดลงกว่าเดิม ท�ำให้ ความรอบรู้ ความจ�ำ ความคิด การตั ด สิ น ใจเปลี่ ย นไปในทางที่ แ ย่ ล ง รวมทั ง้ การ เปลี่ยนแปลงบุคลิกภาพและพฤติกรรมของผู้ที่เป็ นโรค ดัง กล่ า ว อาการอาจรุ น แรงจนกระทบต่ อ การใช้ ชี วิ ต ประจ�ำวัน ซึง่ มักมีอาการทางจิตร่ วมด้ วย โรคสมองเสื่อม เกิดได้ จากหลายสาเหตุ เช่น โรคอัลไซเมอร์ (Alzheimer’s Disease) และโรคสมองเสือ่ มจากสมองขาดเลือด (Vascular Dementia) เป็ นต้ นนอกจากนี ภ้ าวะสมองเสื่อม อาจเกิดจากการสัมผัสสารเคมีหรื อความไม่สมดุลของธาตุ ในร่ างกาย ทังนี ้ ห้ ากแพทย์สามารถตรวจพบสาเหตุหรื อ แนวโน้ มของผู้ป่วยที่อาจมีภาวะสมองเสื่อมแต่เบือ้ งต้ น จะเป็ นประโยชน์ อย่างยิ่งต่อการวางแผนป้องกันหรื อลด ความรุนแรงของโรค

ผศ.ดร.จารุ วรรณ ศิ ริ เทพทวี อาจารย์ จ าก มหาวิ ท ยาลัย เทคโนโลยี สุ ร นารี ร่ ว มกั บ ดร.วัน วิ ส า พัฒนศิริวิศว นักวิจัยของสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (Siritapetawee et al., 2010) ได้ ใช้ เทคนิคการดูดกลืน รั ง สี เ อกซ์ วิ เ คราะห์ ธ าตุ ที่ เ ป็ นองค์ ป ระกอบในเส้ น ผม ของผู้ป่วยที่มีอายุมากกว่า 60 ปี ขึน้ ไปจ�ำนวน 30 ราย จากคนปกติ จ� ำ นวน 15 รายและผู้ ป่ วยที่ ไ ด้ รั บ การ วินจิ ฉัยว่าเป็ น โรคสมองเสือ่ มชนิดต่าง ๆ จ�ำนวน 15 ราย พบว่าเส้ นผมจากทังสองกลุ ้ ่มมีธาตุส�ำคัญคือ ออกซิเจน ซัลเฟอร์ คลอรี น แมกนีเซียม แคลเซียม และฟอสฟอรัส แต่เส้ นผมของผู้ป่วยโรคสมองเสือ่ มนันจะมี ้ สดั ส่วนของธาตุ แคลเซียม คลอรี น และฟอสฟอรัส ในปริ มาณที่สงู กว่าคน ปกติ นอกจากนี ้ยังพบว่าผู้ป่วยโรคสมองเสือ่ มทีส่ มั พันธ์กบั โรคอัลไซเมอร์ และพาร์ กนิ สันจะมีองค์ประกอบของซัลเฟต (SO42-) ในระดับที่ สูงกว่าผู้ป่วยโรคสมองเสื่อมในกลุ่ม ผู้ป่วยโรคสมองเสือ่ มจากสมองขาดเลือด ผลการศึกษาวิจยั นี ้ ชี ้ให้ เห็นว่าการวิเคราะห์หาสัดส่วนปริ มาณธาตุที่สำ� คัญใน เส้ นผม และองค์ประกอบของธาตุนนั ้ สามารถใช้ เป็ นข้ อมูล เบื ้องต้ นในการบ่งชี ้ภาวะโรคสมองเสือ่ มได้

Siritapetawee, J., W. Pattanasiriwisawa, and U. iritapetawee. Trace element analysis of hairs in patients with dementia. Journal of Synchrotron Radiation 17(Part 2), 268-272. 2010

SLRI Research Compendium 2015

การคัดแยกเนื้อไก่สายพันธุ ์ไก่เนื้อโคราช เพื่อเป็ นการจ�ำแนกเนื ้อไก่เนื ้อโคราชกับไก่สายพันธุ์ อืน่ ดร.อมรรัตน์ โมฬี จากส�ำนักวิชาเทคโนโลยีการเกษตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสรุ นารี และนักวิจยั สถาบันวิจยั แสง ซินโครตรอน ได้ ร่วมกันหาวิธีจำ� แนกเนื ้อไก่พนั ธุ์ไก่เนื ้อโคราช ออกจาก ไก่เนื ้อสายพันธุ์ทางการค้ า และไก่พื ้นเมืองด้ วย เทคนิคที่สะดวกและให้ ผลรวดเร็ ว โดยใช้ กล้ องจุลทรรศน์ อินฟราเรด ณ ห้ องปฏิบัติการแสงสยาม พบว่าไก่เนื อ้ โคราชมีปริมาณไขมันและคาร์ โบไฮเดรตน้ อยกว่าไก่ทงสอง ั้ สายพันธุ์ ซึง่ การวิเคราะห์นี ้ให้ ความถูกต้ องในการจ�ำแนก สายพันธุ์สงู ถึงร้ อยละ 91 อีกทังยั ้ งใช้ เวลาในการตรวจสอบ สัน้ มีคา่ ใช้ จา่ ยน้ อย และตัวอย่างทีน่ ำ� มาทดสอบไม่จำ� เป็ น ต้ องผ่านกระบวนการทางเคมีใดๆ นอกจากนี ้ข้ อมูลทีไ่ ด้ จาก การวิเคราะห์ยงั สามารถน�ำไปใช้ ประโยชน์ด้านการตลาดได้ ทันที และสามารถเก็บรวบรวมข้ อมูลที่ได้ ไปศึกษาต่อเพื่อ ปั จจุบันไก่เนือ้ โคราชเป็ นที่นิยมเลีย้ งกันอย่างแพร่ ใช้ ในการติดตามการเปลีย่ นแปลงระบบการเลี ้ยงไก่หรื อใน หลายในหมู่เกษตรกร เนื่องจากมีอตั ราการเจริ ญเติบโต กรณีทจี่ ะพัฒนาปรับปรุงพันธุกรรมของไก่ รวดเร็ว เนื ้อไก่มคี วามนุม่ ชุม่ ฉ�่ำ แต่ไม่เปื่ อยยุย่ เหมือนเนื ้อไก่ ทัว่ ไปในท้ องตลาด เป็ นทีน่ ยิ มของผู้บริโภค และมีศกั ยภาพ ในการแข่งขันสูง

ดร.อมรรัตน์ โมฬี ส�ำนักวิชาเทคโนโลยีการเกษตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสรุ นารี / ดร.กาญจนา ธรรมนู สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน

SLRI Research Compendium 2015

การสร้างภูมิต้านทานโรคใบไหม้และเพิ่มผลผลิตมันส�ำปะหลังโดยใช้แบคทีเรีย มัน ส� ำ ปะหลัง นับเป็ นพืชเศรษฐกิจ ที่ ส ร้ า ง ร า ย ไ ด้ ใ ห้ กับ ประเทศจ� ำ นวน มหาศาลในแต่ละปี จุ ด เด่ น ที่ ท� ำ ให้ มั น ส�ำปะหลังเป็ นทีน่ ยิ ม ส�ำหรับสินค้ าส่งออกก็คอื เป็ นพืชไร่ทนแล้ งทีม่ กี ระบวนการ ผลิตทีส่ ะอาด เป็ นทีย่ อมรับว่าเป็ นสินค้ าสีเขียว ผลิตภัณฑ์ที่ ส�ำคัญ ได้ แก่ มันอัดเม็ด มันเส้ น และแป้ง มันส�ำปะหลังเป็ น ที่นิยมปลูกอย่างมากในพื ้นที่ตะออกเฉียงเหนือโดยเฉพาะ ในเขตพื ้นที่จงั หวัดนครราชสีมา อย่างไรก็ตามการปลูกมัน ส�ำปะหลังก็พบปั ญหามากมาย เช่น โรคและแมลงศัตรูพชื เช่นโรคใบไหม้ อาการโรคเริ่มแรก ใบจะมีจดุ เหลีย่ ม ฉ�่ำน� ้ำ ใบไหม้ เหี่ ยวและหลุดร่ วงจากต้ นในที่ สุด เกิ ดจากเชื อ้ แบคทีเรี ยชนิดหนึง่ เข้ าท�ำลายและแพร่ระบาดอย่างรวดเร็ว ในช่วงหน้ าฝน ส่วนมากเมื่อเกษตรกรตรวจพบจะใช้ วิธีฉีด สารเคมีกำ� จัดโรคซึง่ ก็จะเกิดอันตรายต่อเกษตรกรเองรวมไป ถึงผู้บริโภครวมทังมี ้ ผลกระทบต่อสิง่ แวดล้ อม

สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน(Sompong et al., 2015) ได้ ค้น พบว่าเมื่อน�ำท่อนพันธุ์มนั ส�ำปะหลังแช่ในเชื ้อแบคทีเรี ยบา ซิ ลสั อไมโลไลเควฟาเซี ยน (Bacillus amyloliquefaciens) ท�ำให้ มนั ส�ำปะหลังต่อต้ านเชื ้อทีเ่ ป็ นสาเหตุของโรคใบไหม้ ได้ นอกจากนันยั ้ งท�ำให้ ราก ล�ำต้ น และยอดมันส�ำปะหลังเจริญ เติบโตอย่างรวดเร็ วอีกด้ วย ซึง่ จากการวิเคราะห์เซลล์ของ ใบมันส�ำปะหลังโดยใช้ แสงอินฟราเรด สามารถบอกความ แตกต่างของใบจากท่อนพันธุ์ก่อนและหลังการแช่ในเชื ้อ แบคทีเรี ย และยังพบว่าเชื ้อแบคทีเรี ยดังกล่าวยังช่วยท�ำให้ ปุ๋ยหรื อธาตุอาหารที่สะสมอยูใ่ นดินเปลี่ยนเป็ นสารอาหาร ที่พืชสามารถดูดน�ำไปใช้ ได้ ส่งผล ให้ มนั ส�ำปะหลังเจริ ญเติบโต แข็ง แรง และเพิ่มปริ มาณการผลิตแป้ง ของมันส�ำปะหลัง และเมื่อน�ำผล การศึกษาไปทดลองจริ งในแปลง ปลูกมันส�ำปะหลังที่ อ�ำเภอครบุรี จังหวัดนครราชสีมา พบว่าสามารถ เพิม่ ผลผลิตได้ มากถึง 30%

ดร.ณัญธิญา เบือนสันเทียะ สาขาวิชาเทคโนโลยี การผลิตพืช ส�ำนักวิชาเทคโนโลยีการเกษตรและศูนย์วิจยั มัน ส� ำ ปะหลัง และผลิ ต ภัณ ฑ์ มหาวิ ท ยาลัย เทคโนโลยี สุรนารี ร่วมกับนักวิจยั จากมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ และ

Sompong, M., K. Thumanu, I. Prakhongka, B. Burapatpong, D. Athinuwat, S. Prayhuangwong, and N. Buensanteai. 2015. Infrared spectroscopy: Methods for investigating cellular components of phytopathogenic fungi response to temperature stress. African Journal of Microbiology Research 7:4331-4337.

SLRI Research Compendium 2015

ซั ลเฟอร์กับโรคเปลือกไม้ยางพารา กระบวนการกระตุ้ น กลไกการท� ำ งานของโรคเปลื อ ก ไม้ ที่ เ กิ ด ขึ น้ กั บ ต้ นยางพารา ดร.เปลื อ้ ง สุ ว รรณมณี มหาวิทยาลัยทักษิณ ดร.ชัชมณฑ์ แดงกนิษฐ์ ศูนย์วจิ ยั ยาง สุราษฏร์ ธานี และนักวิจยั จากสถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน (Pattanasiriwisawa et al., 2009) ได้ ร่วมกันใช้ เทคนิคการ ดูดกลืนรังสีเอกซ์ติดตามการเปลี่ยนแปลงปริ มาณธาตุใน ใบยางพารา

ต้ นยางพาราส่วนใหญ่ในประเทศไทยเป็ นสายพันธุ์ ที่ มี ถิ่ น ก� ำ เนิ ด จากลุ่ม แม่ น� ำ้ อเมซอนในทวี ป อเมริ ก าใต้ จากการน� ำต้ นยางพารามาปลูกในประเทศไทยพบการ เกิ ดโรคเปลือกไม้ ในยางพาราที่มีผลกระทบต่อปริ มาณ ของน� ำ้ ยาง ซึ่ ง เป็ นปั ญ หาส� ำ คัญ ต่ อ การปลูก และส่ ง ผลกระทบต่อการส่งออกน� ำ้ ยางพาราของประเทศไทย เพื่อศึกษาสาเหตุของการเกิ ดโรคดังกล่าวรวมทัง้ เข้ าใจ

การศึกษานี ้เป็ นการวิเคราะห์ธาตุซลั เฟอร์ ฟอสโฟรัส โพแทสเซียม และแคลเซียม ในตัวอย่างใบจากต้ นยางพารา ทีไ่ ม่เป็ นโรคและเป็ นโรคเปลือกไม้ ผลการวิเคราะห์พบว่ามี เพียงชนิดและปริมาณสารประกอบซัลเฟอร์ ในใบยางพารา ปกติกบั ทีเ่ ป็ นใบไม้ ของต้ นทีเ่ ป็ นโรคเปลือกไม้ ทแี่ ตกต่างกัน โดยใบจากต้ นยางทีเ่ ป็ นโรคเปลือกไม้ จะมีองค์ประกอบของ ซัลเฟต (SO42-) มากกว่าใบจากต้ นยางปกติซงึ่ อาจเป็ นผล มาจากกระบวนการดูดซึมซัลเฟตที่ผดิ ปกติท�ำให้ ระดับการ เปลีย่ นซัลเฟตทีไ่ ด้ จากดินไปเป็ นซัลไฟต์ (SO32-) ในใบน้ อย ลงจึงท�ำให้ ซลั เฟตเหลืออยูใ่ นใบในปริมาณทีส่ งู กว่า ข้ อมูล ที่ได้ นี ้จะเป็ นประโยชน์ต่อผู้ที่ท�ำสวนยางพารา เพื่อใช้ หา แนวทางปรับปรุงต้ นยางพาราให้ มีความต้ านทานต่อโรคได้ ดียงิ่ ขึ ้น

Pattanasiriwisawa, W., N. Sirinupong, P. Suwanmanee, C. Daengkanit, and J. Siritapetawee. 2009. An attempt to analyze the bark disease in Havea brasiliensis using X-ray absorption near-edge spectroscopy. Journal of Synchrotron Radiation 16:622-627.

SLRI Research Compendium 2015

วิทยาศาสตร์กายภาพ

Physical Science SLRI Research Compendium 2015

วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ (Physical Science) วัสดุชั้นสูง

แสงซินโครตรอนกับงานวิจยั แว่นตานาโน

โพลิเมอร์ และยางธรรมชาติ

การพัฒนาผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์ จากหญ้ าแฝก การศึกษาการใช้ สารซิลกิ าแทนคาร์ บอนเป็ นตัวเสริ มความแข็งแรงในยางพาราธรรมชาติ การใช้ เส้ นใยป่ านศรนารายณ์เพื่อเสริ มแรงยางธรรมชาติ

โบราณวัตถุและโบราณสถาน

การฟื น้ ฟูสตู รหุงกระจกเกรี ยบโบราณ มรดกล� ้ำค่าของไทย เปิ ดโลกงานโบราณคดีในประเทศไทย ไขปริ ศนาเฉดสีของธาตุทองแดงที่เจือในลูกปั ดแก้ วโบราณสีแดงที่ค้นพบในประเทศไทย

วิทยาศาสตร์ส่ิงแวดล้อม

ขุยมะพร้ าวบ�ำบัดน� ้ำเสีย “ว่านมหากาฬ” ลดปริ มาณสังกะสีในพื ้นที่ปนเปื อ้ น การบ�ำบัดน� ้ำเสียจากโรงย้ อมด้ วยอนุภาคนาโนไคติน

SLRI Research Compendium 2015

แสงซิ นโครตรอนกับงานวิจัยแว่นตานาโน (X-ray Absorption Spectroscopy, XAS) ซึง่ ท�ำการทดลอง ที่ระบบล�ำเลียงแสง BL8 สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน ร่ วมกับการวิเคราะห์ทางทฤษฎีเชิงลึก ท�ำให้ สามารถระบุ โครงสร้ างการเรียงตัวระดับอะตอมของผลึกนาโนกลุม่ นี ้เมือ่ มีสดั ส่วนของออกซิเจนต่อไนโตรเจนแตกต่างกัน ความรู้นี ้จะ ช่วยให้ สามารถควบคุมคุณสมบัตทิ างแสงของฟิ ล์มได้ ดขี ึ ้น ผลงานที่ได้ จากการศึกษาวิจยั ในโครงการนี ้นับว่าเป็ นองค์ ความรู้ใหม่ในระดับสากล และได้ รับการยอมรับให้ ตีพิมพ์ เผยแพร่ในวารสารวิชาการด้ านฟิ สิกส์ประยุกต์ที่ได้ รับการ นักวิจยั ของสถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน ร่วมมือกับ ยอมรับสูงสุดในโลกคือวารสาร Applied Physics Letters กลุม่ นักวิจยั จากวิทยาลัยนาโนเทคโนโลยี สถาบันเทคโนโลยี [Appl. Phys. Lett. 93, 051903 (2008)] พระจอมเกล้ าลาดกระบัง ซึง่ น�ำโดย รศ.ดร. จิติ หนูแก้ ว นอกจากนี ผ้ ลการศึก ษาวิ จัย นี จ้ ะช่ ว ยให้ ส ามารถ เพื่ อ ศึ ก ษาฟิ ล์ ม บางผลึ ก นาโนอิ น เดี ย มออกซี ไ นไตรด์ (InOxN (1-x)) ทัง้ นี ก้ ลุ่ม นัก วิ จัย ได้ ป ระสบความส� ำ เร็ จ ควบคุมคุณภาพการผลิตฟิ ล์มนาโนส�ำหรับการประยุกต์ใช้ ในการพั ฒ นาเทคนิ ค การเคลื อ บฟิ ล์ ม บางผลึ ก นาโน งานด้ านต่างๆ อาทิเช่น แว่นตานาโนคริสตอล และงานทาง อิ น เดี ย มออกซี ไ นไตรด์ ที่ ส ามารถควบคุม การดูด กลื น นิตวิ ทิ ยาศาสตร์ การแพทย์ และอุตสาหกรรม แสงในช่วงความยาวคลื่นต่างๆ โดยได้ รับสิทธิ บตั รจาก ประเทศสหรัฐอเมริกา ในโครงการวิจยั นี ้ (T-Thienprasert et al., 2008) ทาง กลุ่มนักวิจยั ได้ ท�ำการศึกษาโครงสร้ างผลึกของฟิ ล์มบาง ดังกล่าวโดยอาศัยเทคนิคการวัดการดูดกลืนแสงรังสีเอกซ์

T-Thienprasert, J., J. Nukeaw, A. Sungthong, S. Porntheeraphat, S. Singkarat, D. Onkaw, S. Rujirawat, and S. Limpijumnong. 2008. Local structure of indium oxynitride from x-ray absorption spectroscopy. Applied Physics Letters 93:051903

SLRI Research Compendium 2015

การพัฒนาผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์จากหญ้าแฝก พระบาทสมเด็จพระเจ้ าอยู่หวั ภูมิพลอดุลยเดชฯ ได้ พระราชทานพระราชด� ำริ ให้ มีการปลูกหญ้ าแฝกเพื่อ อนุรักษ์ดนิ และน� ้ำ ป้องกันการชะล้ างพังทลายของดิน และ รักษาความชุ่มชื ้นอุดมสมบูรณ์ของดินส�ำหรับการปลูกพืช หญ้ าแฝกสามารถน�ำมาปรับปรุงสภาพแวดล้ อมได้ เนือ่ งจาก เป็ นพืชทีม่ รี ะบบรากประสานติดต่อกันแน่นเสมือนม่านหรือ ก�ำแพงใต้ ดนิ สามารถช่วยป้องกันการพังทลายของหน้ าดิน และเก็บกักน� ้ำไว้ ได้ ซงึ่ ช่วยให้ ดนิ มีความชุม่ ชื ้น นอกจากนัน้ ยังเป็ นพืชทีข่ ึ ้นเป็ นกอหนาแน่น ใบค่อนข้ างแข็ง จึงสามารถ น�ำมาใช้ ประโยชน์อย่างอื่นได้ อีกหลากหลาย เช่น ใช้ เป็ น อาหารสัตว์ ไม้ ประดับทังในการปลู ้ กลงดินและในภาชนะ ใช้ ในการเพาะเห็ด และใช้ ในงานหัตถกรรม เป็ นต้ น การพั ฒ นาผลิ ต ภั ณ ฑ์ จ ากหญ้ าแฝกเพื่ อ เพิ่ ม มูลค่า เป็ นอีกแนวทางหนึง่ เพื่อส่งเสริ มการปลูกหญ้ าแฝก และน�ำไปใช้ ประโยชน์อย่างครบวงจรและยัง่ ยืน ผศ.ดร. วิมลลักษณ์ สุตะพันธ์ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. ยุพาพร รักสกุลพิวฒ ั น์ และคณะอาจารย์ประจ�ำสาขาวิชาวิศวกรรม พอลิ เ มอร์ ส� ำ นัก วิ ช าวิ ศ วกรรมศาสตร์ มหาวิ ท ยาลัย เทคโนโลยีสรุ นารี(Sutapun et al., 2015) ได้ ศกึ ษาโครงสร้ าง ทางเคมีของเส้ นใยหญ้ าแฝกโดยใช้ เทคนิคอินฟราเรดไมโคร สเปกโตรสโคปี เพือ่ น�ำมาใช้ พฒ ั นาเป็ นผลิตภัณฑ์พอลิเมอร์ จากการศึกษาพบว่าหญ้ าแฝกมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็ น เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลสและลิกนิน และเมือ่ น�ำหญ้ าแฝกมา ผ่านกระบวนการท�ำวัลคาไลน์เซชัน จะเป็ นการก�ำจัดส่วน ประกอบทีเ่ ป็ นเฮมิเซลลูโลสและลิกนิน และเหลือเซลลูโลส เป็ นส่วนประกอบหลัก หญ้ าแฝกที่ผ่านกระบวนการท�ำ วัลคาไลน์เซชัน เมือ่ น�ำมาสกัดเป็ นเส้ นใยหรือบดเป็ นผงแฝก

วัสดุพอลิเมอร์ คอมโพสิทจากเส้ นใยหญ้ าแฝก

สามารถใช้ เป็ นสารตัวเติมในพอลิเมอร์ เชิงประกอบได้ โดย ท�ำให้ คณ ุ สมบัติเชิงกลบางประการของพอลิเมอร์ ที่ได้ ดีขึ ้น เช่น คุณสมบัตกิ ารทนต่อแรงดึง และคุณสมบัตกิ ารทนต่อ ความร้ อน และน�ำมาขึ ้นรูปได้ งา่ ยขึ ้น เหมาะส�ำหรับการใช้ ประโยชน์ในเชิงอุตสาหกรรม ตัวอย่างเช่น ขึ ้นรูปเป็ นภาชนะ ใส่ของ ที่ตกั ขยะ ตะกร้ าใส่ผลไม้ และฝากล่องพลาสติก เป็ นต้ น

Sutapun, W., N. Suppakarn, and Y. Ruksakulpiwat. 2015. Study of Characteristic of Vetiver Fiber Before and after Alkaline Treatment. Advanced Materials Researc 123 - 125:1191.

SLRI Research Compendium 2015

การศึกษาการใช้สารซิ ลิกาแทนคาร์บอนเป็นตัวเสริมความแข็งแรงในยางพารา ธรรมชาติ เติมซิลกิ า โดยใช้ เทคนิคการวัดการดูดกลืนรังสีเอกซ์ (X-ray Absorption Spectroscopy, XAS) ทีร่ ะบบล�ำเลียงแสง BL8 สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน

ปั จจุบนั ยางพาราธรรมชาติถูกน�ำมาใช้ เป็ นวัตถุดิบ ในการผลิตวัสดุอปุ กรณ์ตา่ งๆ มากมายทีพ่ บในชีวติ ประจ�ำ วัน เช่น อุปกรณ์ด้านการแพทย์ ยางรถยนต์ ถุงมือ หรื อ ยางสายพาน โดยกระบวนการแปรรูปยางธรรมชาติ ให้ เป็ น ผลิตภัณฑ์จากยางพาราที่มีคณ ุ สมบัติตามที่ต้องการนัน้ สามารถท�ำได้ โดยการเติมสารเคมีชนิดต่างๆลงไปในยาง ธรรมชาติ ในงานวิจยั นี ้ คณะผู้วจิ ยั จากสถาบันเทคโนโลยี เกียวโต (Kyoto Institute of Technology) ประเทศญี่ปนุ่ มหาวิทยาลัยมหิดล และสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (Tohsan et al., 2012) ได้ ท�ำการศึกษาเปลี่ยนแปลงทาง โครงสร้ างแบบ In situ ของยางธรรมชาติในระหว่างทีม่ กี าร

จากผลการทดลองพบว่า เมื่อใส่ซิลิกาลงไปในยาง ธรรมชาติ ความยาวพันธะของ Polysulfidic (C–Sx–C (x = 1, 2, 3, 4)) ในยางธรรมชาติมคี า่ ลดลง โดยเกิดเป็ น พันธะ Polysulfidic ทีม่ ขี นาดสันขึ ้ ้นมาแทนพันธะเดิม ซึง่ มี คุณสมบัตใิ นการเพิม่ ความแข็งแรงให้ กบั ยาง โดยเมื่อเติม ก�ำมะถันเข้ าไปภายหลัง อะตอมก�ำมะถันที่ใส่เข้ าไปบาง ส่วนจะจับตัวกันเป็ นหมู่ Silanol (SiH3OH) และบางส่วนจะ จับกับซิลกิ ากลายเป็ นซัลเฟอร์ ครอสลิงค์อยูร่ อบๆ เนื ้อยาง ดังนันการเติ ้ มสารซิลกิ าลงไปจะช่วยให้ ยางแข็งแรงมากขึ ้น และน�ำไปท�ำวัสดุยางทีห่ ลากหลายได้ โดยงานวิจยั นี ้นับเป็ น หนึ่ง ในตัว อย่ า งงานวิ จัย ที่ ใ ช้ แ สงซิ น โครตรอนเพื่ อ เพิ่ ม คุณภาพของผลิตภัณฑ์ในทางอุตสาหกรรม

Tohsan,A., Phinyocheep,P., Kittipoom,S., Pattanasiriwisawa,W., and Ikeda,Y. (2012). Novel biphasic structured composite prepared by in situ silica filling in natural rubber latex. Polym. Adv. Technol. 23, 1335-1342.

SLRI Research Compendium 2015

การใช้เส้นใยป่ านศรนารายณ์เพื่อเสริมแรงยางธรรมชาติ การทดลองพบว่า เมื่อเพิ่มปริ มาณของเส้ นใย ค่ามอดุลสั ของการดึงยืด ค่าการทนทานต่อการฉีกขาด และค่าความ แข็งมีค่าเพิ่มขึ ้น ในขณะที่ค่าการทนทานต่อแรงดึง เวลา การคงรูป และค่าเปอร์ เซ็นต์การยืดตัวก่อนขาดมีคา่ ลดลง และปริมาณของเส้ นใยไม่สง่ ผลกระทบอย่างมีนยั ส�ำคัญต่อ เวลาการสกอร์ ช

เนือ่ งจากผลิตภัณฑ์จากยางธรรมชาติ เช่น ยางพารา นันมี ้ หลากหลายตังแต่ ้ ผลิตภัณฑ์ที่มีความยืดหยุน่ สูง เช่น ถุงมือ ไปจนถึงผลิตภัณฑ์ที่ต้องการความแข็งแรงและทน ความร้ อนเช่น ยางรถยนต์ การควบคุมลักษณะทางกายภาพ ของยางจึงจ�ำเป็ นต่อการเพิม่ ประสิทธิภาพของยางธรรมชาติ ในเชิงอุตสาหกรรม งานวิจยั นี ้เป็ นการศึกษาการใช้ เส้ นใย ป่ านศรนารายณ์ ชนิดสันเพื ้ ่อเสริ มแรงยางธรรมชาติ โดย ศึกษาการผสมเส้ นใยป่ านศรนารายณ์ และยางธรรมชาติ โดยใช้ สารช่วย คือ ยางธรรมชาติอิพ็อกซิไดซ์ ที่มีระดับ อีพอ็ กซิเดชัน 50 เปอร์ เซ็นต์ และยางธรรมชาติกราฟท์มาเล อิกแอนไฮไดรด์ และผลต่อสมบัตเิ ชิงกล สัณฐานวิทยา และ สมบัตกิ ารคงรูปของพอลิเมอร์ เชิงประกอบนี ้ ปริ มาณเส้ นใยป่ านศรนารายณ์ที่ใช้ ในงานวิจยั นี ้ คือ 10, 20 และ 30 ส่วนในหนึง่ ร้ อยส่วนของยางธรรมชาติ เตรี ย มโดยเครื่ อ งผสมแบบสองลูก กลิ ง้ ยางธรรมชาติ กราฟท์ ม าเลอิ ก แอนไฮไดรด์ เ ตรี ย มโดยเครื่ อ งบดผสม ภายใน และใช้ เทคนิคอินฟราเรดสเปกโตรสโคปี วัดโดยใช้ เครื่อง FTIR ทีส่ ถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน เพือ่ ยืนยันกา รกราฟท์ของมาเลอิกแอนไฮไดรด์บนยางธรรมชาติ จากผล

เมื่อเปรี ยบเทียบผลของสารเติมทังสองชนิ ้ ด พบ ว่ายางธรรมชาติกราฟท์มาเลอิกแอนไฮไดรด์นนช่ ั ้ วยในการ ผสมเส้ นใยป่ านศรนารายณ์และยางธรรมชาติได้ ดกี ว่ายาง ธรรมชาติอพิ อ็ กซิไดซ์ โดยช่วยการยึดติดระหว่างเส้ นใย และ ยางธรรมชาติได้ ดกี ว่า นอกจากนี ้ยังพบว่าเมือ่ เพิม่ ปริมาณ ยางธรรมชาติกราฟท์มาเลอิกแอนไฮไดรด์ จะท�ำให้ เวลาการ สกอร์ ช และเวลาคงรูปเพิม่ ขึ ้น เมือ่ น�ำพอลิเมอร์ เชิงประกอบ ระหว่างเส้ นใยป่ านศรนารายณ์ปริมาณ 10 ส่วนในหนึง่ ร้ อย ส่วนของยางธรรมชาติ ที่ปรับปรุ งความเข้ ากันได้ ด้วยยาง ธรรมชาติกราฟท์มาเลอิกแอนไฮไดรด์ ที่ได้ จากงานวิจยั นี ้ ไปเปรี ยบเทียบสมบัติการทนทานต่อแรงดึงกับพอลิเมอร์ เชิงประกอบระหว่างซิลกิ ากับยางธรรมชาติ และพอลิเมอร์ เชิงประกอบระหว่างเขม่าด�ำกับยางธรรมชาติ ทีป่ ริมาณสาร เสริมแรง 10 ส่วนในหนึง่ ร้ อยส่วนของยางธรรมชาติเท่ากัน พบว่าพอลิเมอร์ เชิงประกอบระหว่างเส้ นใยป่ านศรนารายณ์ กับยางธรรมชาติ ให้ คา่ มอดุลสั จ�ำเพาะ และค่าการทนทาน ต่อแรงดึงจ�ำเพาะทีส่ งู กว่าทังพอลิ ้ เมอร์ เชิงประกอบของยาง ธรรมชาติทเี่ สริมแรงซิลกิ าและทีเ่ สริมแรงด้ วยเขม่าด�ำ

วิทวัส วงษ์ โสรัช และดร.กษมา จารุกาจร วิทยานิพนธ์สาขาวิชาวิศวกรรมพอลิเมอร์ ส�ำนักวิชาวิศวกรรมศาสตร์ มทส. (2553)

SLRI Research Compendium 2015

การฟื้ นฟู สูตรหุงกระจกเกรียบโบราณ มรดกล�้ำค่าของไทย เหลือง และใส และเคลือบด้ วยสารสะท้ อนแสงที่พื ้นหลัง ของแก้ ว ลักษณะพิเศษของกระจกเกรี ยบคือบางมากเมื่อ เทียบกับกระจกทัว่ ไป ซึง่ คล้ ายกับข้ าวเกรียบดิบ โดยมีความ หนาประมาณ 0.3 - 0.6 มิลลิเมตร สามารถตัดเป็ นชิ ้นได้ ง่ายเหมาะส�ำหรับงานประดับลวดลายอันละเอียดสวยงาม กระจกเกรี ยบถูกน�ำมาประดับสิ่งปลูกสร้ างในบริ เวณวัด พระศรีรตั นศาสดารามในช่วงทีม่ กี ารบูรณะครัง้ ใหญ่ในสมัย รัชการที่ 3 (พ.ศ. 2394 - 2396) อย่างไรก็ตามไม่พบบันทึก วิธีการสังเคราะห์กระจกไว้ ท�ำให้ วิธีการในการสังเคราะห์ กระจกหายสาบสูญไป

ภาพแสดงกระจกเกรี ยบที่น�ำมาศึกษา ทรงหกเหลี่ยมเป็ นกระจก ที่ใช้ ประดับภายนอกพระอุโบสถวัดพระแก้ ว และทรงสี่เหลี่ยม ใช้ ประดั บ ฐานของพระบรมรู ป ของรั ช การที่ 1 2 และ 3 ในพระบรมหาราชวัง

กลุม่ นักวิจยั จากสถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน ภายใต้ การน�ำของ ดร.วันทนา คล้ ายสุบรรณ์ ได้ ทำ� การศึกษาองค์ ประกอบทางเคมีและโครงสร้ างอะตอมของกระจกเกรี ยบ จากวัดพระศรี รัตนศาสดารามตามแนวพระราชด�ำริ ของ สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาสยามบรมราชกุมารี ด้ วยเทคนิค การเรืองรังสีเอกซ์ หรือ X-ray Fluorescence Spectroscopy (XRF) และเทคนิคการวัดการดูดกลืนรังสีเอ็กซ์ หรือ X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) ทีร่ ะบบล�ำเลียงแสง BL8 สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน โดยมีจดุ มุ่งหมายเพื่อสร้ าง องค์ความรู้ ในการผลิตกระจกเกรี ยบที่มีคณ ุ สมบัติเหมือน เดิมทุกประการขึ ้นมาใหม่ ส�ำหรับใช้ ในการบูรณะวัดพระ ศรีรัตนศาสดาราม “กระจกเกรี ยบ” ประกอบไปด้ วยเนื ้อกระจกที่เป็ น แก้ วโปร่ งใสหรื อโปร่ งแสง มีทงที ั ้ ่เป็ นสีแดง น� ้ำเงิน เขียว

กระจกเกรี ย บที่ น� ำ มาศึก ษาในงานวิ จัย นี เ้ ป็ นกระ จกเกรี ยบสีเหลืองและใส น�ำมาจากกระจกที่ใช้ ประดับ เสาภายนอกพระอุโบสถวัดพระศรี รัตนศาสดาราม และ ที่ใช้ ประดับฐานพระบรมรู ปของรัชการที่ 1 2 และ 3 ใน พระบรมมหาราชวัง จากผลการทดลองพบว่าส่วนประกอบ หลักของกระจกเกรี ยบคือแก้ วโซดาไลม์ และมีโลหะเจือ ทีส่ ำ� คัญคือ ตะกัว่ เหล็ก และแมงกานิส ไอออนของตะกัว่ ในกระจกเกรียบนันอยู ้ ใ่ นรูป 2+ ซึง่ ไม่ให้ สกี บั กระจก แต่มี ผลในการเพิม่ ดัชนีการหักเหของแสงซึง่ ส่งผลให้ แก้ วมีความ มันวาวมากขึ ้น โดยวิธีการนี ้น่าจะได้ รับอิทธิพลจากประเทศ จีน ซึง่ มีการพบหลักฐานการใช้ ตะกัว่ เพือ่ เพิม่ ความมันวาว ของแก้ วมาตังแต่ ้ สมัยราชวงศ์ฮนั่ หรือประมาณ 206 ปี กอ่ น คริ สตกาล นอกจากนันแล้ ้ วยังพบว่าปริ มาณของเหล็กใน กระจกเกรียบสีเหลืองมีประมาณ 9% ซึง่ มากกว่าในกระจก เกรี ยบใสซึง่ มีประมาณ 2% โดยกระจกเกรี ยบทังสี ้ เหลือง และใสต่างมีเหล็กอยูใ่ นรูป 3+ ให้ สเี หลือง แมงกานีสทีอ่ ยู่ ในกระจกเกรียบทังสี ้ เหลืองและใสอยูใ่ นรูป 2+ ไม่ให้ สี แต่ มีความเป็ นไปได้ วา่ แมงกานิสทีอ่ ยูใ่ นรูป 2+ นันเป็ ้ นผลจาก การทีแ่ มงกานิสทีเ่ ดิมอยูใ่ นรูป 3+ หรือ 4+ ไปออกซิไดซ์เหล็ก และลดสีเหลืองของแก้ วที่เกิดจากเหล็ก โดยที่มีอตั ราส่วน ระหว่างเหล็กและแมงกานิสเป็ นตัวก�ำหนดเฉดสีของแก้ วจาก เหลืองไปใส(Klysubun et al., 2013)

Klysubun, W., B. Ravel, P. Klysubun, P. Sombunchoo, and W. Deenan. 2013. Characterization of yellow and colorless decorative glasses from the Temple of the Emerald Buddha, Bangkok, Thailand. Appl. Phys. A 111:775-782.

SLRI Research Compendium 2015

เปิ ดโลกงานโบราณคดีในประเทศไทย สุราษฎร์ ธานี (ภาคใต้ ) ซึง่ เป็ นบริเวณทีม่ คี วามเจริญรุ่งเรือง ในเรื่องการค้ าขายกับประเทศทางตะวันออกกลางเป็ นอย่าง มากในช่วงศตวรรษที่ 8 – 10 หรื อการศึกษาข้ าวโบราณที่ พบในบริ เวณภาคกลาง คือ จังหวัดสุพรรณบุรี นครนายก และปราจีนบุรี (ภาคกลาง) ในปั จจุบนั ข้ าวเปลือกดังกล่าว พบว่าเป็ นข้ าวเปลือกทีถ่ กู เผาในพิธีกรรมทางศาสนา มีอายุ มากกว่า 5,000 ปี การขุดพบครัง้ นีท้ �ำให้ ทราบว่าจริ งๆ แล้ ววัฒนธรรมการปลูกข้ าวนันๆ ้ เกิดขึ ้นมาตังแต่ ้ สมัยก่อน พุทธกาลในบริ เวณที่เป็ นประเทศไทยในปั จจุบนั (Dhanmanonda et al., 2012)

ตัวอย่างทางโบราณคดีจากทุกภูมภิ าคของประเทศไทยด้ วยแสงซินโครตรอน

การใช้ แสงซินโครตรอนด้ วยเทคนิคการเรื องรังสีเอกซ์ ศึกษาองค์ประกอบของกระจกโบราณที่นิยมใช้ ในยุคสมัย อาณาจักรล้ านนา บริเวณจังหวัดเชียงใหม่ในปั จจุบนั (ภาค เหนือ) การศึกษาการกระจายตัวและองค์ประกอบของสี ที่ใช้ บนเครื่ องปั น้ ดินเผาบ้ านเชียง บริ เวณจังหวัดอุดรธานี (ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ) ซึง่ มีอายุหลายพันปี การศึกษา องค์ประกอบในแก้ วโบราณที่ขดุ ได้ จากแหลมโพธิ์ จังหวัด

จะเห็นว่าเทคนิ คการเรื องรั งสีเอกซ์ ที่ใช้ ล�ำแสงซิน โครตรอนขนาดเล็กนันสามารถน� ้ ำไปใช้ ประโยชน์ได้ อย่าง มากมายในการศึกษาเรื่ องราวต่างๆ ที่เกิดขึ ้นในอดีต ให้ ข้ อมูลทีส่ ำ� คัญในเรื่องขององค์ประกอบของวัสดุทใี่ ช้ ในสมัย โบราณ แต่ทงนี ั ้ ก้ ารจะได้ มาซึ่งข้ อมูลที่สมบูรณ์ ของวัตถุ โบราณ เราจ�ำเป็ นที่จะต้ องใช้ เทคนิค หรื อเครื่ องมือชนิด อืน่ ประกอบผลการทดลอง เช่น เทคนิคการดูดกลืนรังสีเอก ซ์ หรื อเทคนิคที่เรี ยกว่า Particle Induced X-ray Emission (PIXE) เป็ นต้ น นอกจากข้ อมูลทางวิทยาศาสตร์ แล้ ว เรายังจ�ำเป็ นต้ องอาศัยข้ อมูลด้ านอื่นๆ อีกด้ วย เช่น ด้ าน ประวัติศาสตร์ หรื อข้ อมูลแวดล้ อมของบริ เวณแหล่งวัฒน ธรรมนันๆ ้ อีกด้ วย จึงจะท�ำให้ การศึกษาโบราณคดีสมบูรณ์ ยิง่ ขึ ้น

Dhanmanonda,W., Won-in,K., Tancharakorn,S., Tantanuch,W., Thongleurm,C., Kamwanna,C., and Darling,J.A. (2012). Characterization of enameled glass excavated from Laem Pho, southern Thailand. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 37, 012014.

SLRI Research Compendium 2015

ไขปริศนาเฉดสีของธาตุทองแดงที่เจือในลูกปั ดแก้วโบราณสีแดง ที่ค้นพบในประเทศไทย กลุม่ นักวิจยั จากสถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน(Klysubun et al., 2011) ได้ ท�ำการศึกษาสีแดงในลูกปั ดแก้ วโบราณ สีทึบที่ขุดพบที่แหล่งโบราณคดีคลองท่อม (KT) จังหวัด กระบี่ แหล่งโบราณคดีภูเขาทอง (PKT) จังหวัดระนอง แหล่งโบราณคดีนางย่อน (NY) จังหวัดพังงา ซึง่ เป็ นแหล่ง โบราณคดีในช่วงประมาณ ค.ศ. 10 และแหล่งโบราณคดี ทุ่งตึก (TT) จังหวัดพังงา ซึ่งเป็ นแหล่งโบราณคดีในช่วง ค.ศ. 710 โดยการน�ำกระบวนการศึกษาทางวัสดุศาสตร์ มา ศึกษาชิ ้นงานทางโบราณคดีของกลุม่ ผู้วิจยั นันมี ้ ประโยชน์ ในสองมิ ติ ในมิ ติ แ รกถื อ เป็ นการสร้ างองค์ ค วามรู้ ทาง วิทยาศาสตร์ในเรื่อง การผลิตแก้ ว เคมีของแก้ วและการท�ำให้ แก้ วเป็ นสีแดง มิตทิ สี่ องเป็ นมิตทิ างประวัตศิ าสตร์ เป็ นการ ลูกปั ดแก้ วโบราณสีแดงที่ขดุ พบที่แหล่งโบราณคดีคลองท่อม (KT) เปรี ยบเทียบกระบวนการผลิตแก้ วของแต่ละสถานที่และ จังหวัดกระบี่ แหล่งโบราณคดีภเู ขาทอง (PKT) จังหวัดระนอง แหล่ง เวลาเพือ่ เรียงร้ อยเป็ นประวัตศิ าสตร์การพัฒนาการท�ำลูกปั ด โบราณคดีนางย่อน (NY) จังหวัดพังงา และแหล่งโบราณคดีทงุ่ ตึก ของมนุษย์ในยุคต่างๆ องค์ ป ระกอบหลัก ของลูก ปั ด แก้ ว คื อ สารประกอบ ซิลิเกตที่มีโครงสร้ างเป็ นแก้ ว ส่วนการเกิดสีแดงเกิดจาก การที่แก้ วนันมี ้ ทองแดงเจืออยู่ โดยจากผลการทดลองด้ วย เทคนิคการส่อกราดอิเลกตรอนร่วมกับ เทคนิคการเรืองรังสี เอกซ์ พบว่าลูกปั ดแก้ วโบราณที่มาจากแหล่งโบราณคดีทงั ้ สี่แห่งมีปริ มาณทองแดงมากพอจะท�ำให้ เกิดสีแดง และมี ปริ มาณทองแดงใกล้ เคียงกับลูกปั ดแก้ วโบราณแบบโรมัน ที่พบที่ Messina ประเทศอิตาลีในช่วงศตวรรษที่ 13 และ 14 นอกจากนัน้ จากผลการทดลองด้ วยเทคนิคการวัดการ ดูดกลืนรังสีเอ็กซ์ หรือ X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) ที่ระบบล�ำเลียงแสง BL8 สถาบันวิจยั แสงซินโคร ตรอน ท�ำให้ ได้ ข้อมูลเพิม่ เติมว่าทองแดงทีพ่ บในลูกปั ดแก้ ว

(TT) จังหวัดพังงา

โบราณจากแหล่งโบราณคดีทงสี ั ้ น่ นมี ั ้ สองฟอร์ ม ฟอร์ มแรก อยูใ่ นรูปของไอออน 1+ และแทรกในโครงสร้ างแก้ ว และอีก ฟอร์ มมีโครงสร้ างแบบ fcc เหมือนกับโลหะทองแดง โดย เป็ นกลุม่ ของโลหะที่เกาะตัวกันขนาดประมาณ 64 นาโน เมตรกระจายอยูใ่ นเนื ้อแก้ ว และสีแดงที่เกิดขึ ้นนันเกิ ้ ดจาก Surface Plasmon Absorption ของกลุม่ โลหะทองแดงนี ้ เอง โดยเฉดสีแดงที่สงั เกตได้ จะขึ ้นกับขนาดของกลุม่ โลหะ ทองแดง ซึง่ คล้ ายกับการเกิดสีของเซรามิคโบราณในยุคกรีก ซึง่ มีการเจือทองแดงทีม่ ขี นาดกลุม่ โลหะทองแดงขนาดตังแต่ ้ 50 ถึง 400 นาโนเมตร ท�ำให้ ได้ เฉดสีตงแต่ ั ้ สแี ดงแกมม่วงไป จนถึงสีน� ้ำเงิน

Klysubun, W., Y. Thongkam, S. Pongkrapan, K. Won-in, J. Thienprasert, and P. Dararutana. 2011. XAS study on copper red in ancient glass beads from Thailand. Anal Bioanal Chem 399:3033-3040.

SLRI Research Compendium 2015

ขุยมะพร้าวบ�ำบัดน�้ำเสีย

ปั จจุบนั ปั ญหามลภาวะสิ่งแวดล้ อมเป็ นเรื่ องส�ำคัญ ทีต่ ้ องได้ รบั การแก้ ไข โดยเฉพาะมลภาวะทางน� ้ำ การเพิม่ ขึ ้น อย่างรวดเร็วของโรงงานอุตสาหกรรมขนาดกลางและขนาด เล็กเป็ นอีกหนึ่งปั จจัยที่ท�ำให้ ปัญหาทวีความรุ นแรงยิ่งขึ ้น โดยเฉพาะการที่โรงงานอุตสาหกรรมขาดการลงทุนสร้ าง ระบบบ�ำบัดน� ้ำเสียซึง่ มีค่าใช้ จ่ายค่อนข้ างสูง จึงไม่มีการ บ�ำบัดน� ้ำเสียก่อนปล่อยลงสูแ่ หล่งน� ้ำธรรมชาติ คณะผู้วิ จัย จากมหาวิ ท ยาลัย พระจอมเกล้ า ธนบุรี (Ewecharoen et al., 2008) จึงได้ ศกึ ษาวัสดุเหลือทิ ้งทางการ เกษตรทีจ่ ะสามารถใช้ เป็ นอีกหนึง่ ทางเลือกในการลดต้ นทุน การสร้ างระบบบ�ำบัดน� ้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมทีม่ กี าร ชุบโลหะนิกเกิล โดยพบว่าขุยมะพร้ าวมีคณ ุ สมบัตทิ ดี่ ใี นการ

[วิทยาศาสตรสิ่งแวดล้อม]

ดูดซับนิกเกิล เนือ่ งมาจากมีองค์ประกอบหลักคือ เซลลูโลส และลิกนิน ผลการศึกษากลไกการดูดซับโลหะนิกเกิลของ ขุยมะพร้ าวโดยอาศัยเทคนิคการวัดการดูดกลืนรังสีเอกซ์ ที่ระบบล�ำเลียงแสง BL8 สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน พบว่าขุยมะพร้ าวและขุยมะพร้ าวที่ผ่านปรั บสภาพด้ วย โซเดี ย มไฮดรอกไซด์ นั น้ มี ป ระสิ ท ธิ ภ าพการในการ ดูดซับนิกเกิลในระดับ 9.5 มิลลิกรัมของนิกเกิลต่อกรัมของ ตัว ดูด ซับ และ 38.9 มิ ล ลิ ก รั ม ของนิ ก เกิ ล ต่อ กรั ม ของ ตัวดูดซับตามล�ำดับ ผลงานวิจยั นี ้สามารถน�ำไปพัฒนาการ ผลิตตัวดูดซับที่จะใช้ ในอุตสาหกรรมต่อไป ซึ่งนอกจาก จะช่วยลดค่าใช้ จา่ ยในการบ�ำบัดน� ้ำเสียแล้ วยังสามารถช่วย เพิม่ มูลค่าของวัสดุเหลือทิ ้งทางการเกษตรด้ วย

Ewecharoen, A., P. Thiravetyan, and W. Nakbanpote. 2008. Comparison of nickel adsorption from electroplating rinse water by coir pith and modified coir pith. Chemical Engineering Journal 137:181-188.

SLRI Research Compendium 2015

“ว่านมหากาฬ” ลดปริมาณสังกะสีในพื้นที่ปนเปื้ อน

การบ�ำบัดสิง่ แวดล้ อมโดยการใช้ พืช (Phytoremediation) เป็ นการใช้ ความสามารถของพืชเพือ่ ลดปริมาณและ ความเป็ นพิษของสารมลพิษทังสารอิ ้ นทรี ย์และอนินทรี ย์ ที่ ป นเปื ้อ นในดิ น น� ำ้ และอากาศ ที่ มี ต่ อ มนุ ษ ย์ แ ละ สิ่งแวดล้ อม เนื่ องจากวิธีนีเ้ ป็ นการพึ่งพาสิ่งที่ มีอยู่แล้ ว ในธรรมชาติ จึงเป็ นการบ�ำบัดที่มีคา่ ด�ำเนินการต�่ำ นับว่า เป็ นอีกทางเลือกหนึง่ ส�ำหรับการบ�ำบัดสารมลพิษทีเ่ ป็ นมิตร กับสิง่ แวดล้ อม คณะนัก วิ จัย น� ำ โดย ดร.วรนัน ต์ นาคบรรพต จากภาควิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัย มหาสารคาม(Mongkhonsin et al., 2011) พบว่าต้ น “ว่านมหากาฬ” (Gynura pseudochina (L.DC.) ที่ขึ ้น ในบริ เวณเหมืองสังกะสีของบริ ษัทผาแดงอินดัสตรี จ�ำกัด ใน อ.แม่สอด จ.ตาก สามารถอยูร่ อดได้ ตลอดปี ทังนี ้ ้จาก การวิเคราะห์ ค่าโลหะที่สะสมในต้ นว่านมหากาฬพบว่า มีการสะสมของโลหะหนักโดยเฉพาะสังกะสีและแคดเมียม

สูง จึงมีความเป็ นไปได้ ที่จะสามารถน�ำต้ นว่านมหากาฬ มาใช้ ในการฟื น้ ฟูสภาพดินในเหมืองแร่ งานวิจยั นี ้ได้ ศกึ ษา โลหะแคดเมียมและสังกะสีในต้ นว่านมหากาฬด้ วยเทคนิค การวัดการดูดกลืนรังสีเอกซ์หรือ X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) และตรวจวัดการกระจายตัวของโลหะใน ส่วนต่างๆ ของล�ำต้ นด้ วยเทคนิคการเรืองแสงรังสีเอกซ์จาก แสงซินโครตรอน หรือ Synchrotron X-ray Fluorescence (SXRF) ผลการศึกษาพบว่ามีการส่งผ่านสังกะสีจากราก ไปสูส่ ว่ นหัว และส่งผ่านไปตามท่อล�ำเลียงไปยังล�ำต้ นและ ใบ มีการสะสมสังกะสีในเนื ้อเยื่อล�ำเลียงปริมาณสูง โลหะ ส่วนใหญ่มกี ารกระจายตัวในบริเวณเดียวกัน ความรู้ทไี่ ด้ จาก งานวิจยั นี ้สามารถน�ำไปประยุกต์ใช้ ในการบ�ำบัดสิง่ แวดล้ อม ที่มีการปนเปื อ้ นสังกะสีด้วยว่านมหากาฬ หรื อประยุกต์ใช้ พืชชนิดอืน่ ในการบ�ำบัดกับโลหะในพื ้นทีท่ มี่ กี ารปนเปื อ้ นได้

Mongkhonsin, B., W. Nakbanpote, I. Nakai, A. Hokura, and N. Jearanaikoon. 2011. Distribution and speciation of chromium accumulated in Gynura pseudochina (L.) DC. Environmental and Experimental Botany 74:56-64.

SLRI Research Compendium 2015

การบ�ำบัดน�้ำเสียจากโรงย้อมด้วยอนุภาคนาโนไคติน สภาวะที่เป็ นด่าง อนุภาคไคติน สามารถดูดซับสีย้อมได้ น้อยกว่า อนุภ าคนาโนไคติ น เนื่ อ งจาก กระบวนการดูดซับสีย้อมเกิดจาก ปฏิกิริยาเคมีระหว่างโมเลกุลของ ไคตินและโมเลกุลของสีย้อม การ ที่ อ นุภ าคนาโนไคติ น ที่ มี ข นาด เล็กกว่ามี ความสามารถในการ ดูดซับดีกว่าน่าจะเป็ นผลมาจาก มีพื ้นทีผ่ วิ มากกว่า ส่วนความแตก รูปแสดงโครงสร้างทางเคมีของไคโตซานและไคติน ต่างของการดูดซับที่สภาวะความ ไคตินเป็ นสารโพลิเมอร์ ที่พบในธรรมชาติ เช่น ใน เป็ นกรด เป็ นด่าง หรือเป็ นกลางนันจะเกี ้ ย่ วข้ องกับลักษณะ สัตว์น� ้ำ แมลง ยีสต์ หรื อรา ไม่เป็ นพิษ ในโมเลกุลมีทงหมู ั ้ ่ ของปฏิกริ ิยาเคมีทเี่ กิดขึ ้น ไฮดรอกซิลและหมูก่ รดอะมิโน ท�ำให้ มคี ณ ุ สมบัตใิ นการเป็ น ปฏิกริ ิยาเคมีระหว่างโมเลกุลของไคตินและโมเลกุลของ ตัวดูดซับทีด่ ี จึงมีการน�ำไคตินไปใช้ ดดู ซับสารหลายประเภท รวมทังสามารถดู ้ ดซับสีย้อมสังเคราะห์ชนิดรีแอคทิฟ สีชนิดนี ้ สีย้อมนัน้ สามารถอธิบายได้ โดยอาศัยผลการทดลองด้ วย เมือ่ ท�ำปฏิกริ ิยาเคมีกบั เส้ นใยเซลลูโลสเช่น ฝ้าย และเส้ นใย เทคนิคการวัดการดูดกลืนรังสีอนิ ฟราเรด (ATR-FTIR) และ โปรตีนไหม จะเกิดพันธะโคเวเลนท์ ท�ำให้ สที ตี่ ดิ ย้ อมมีความ เทคนิคการวัดการดูดกลืนรังสีเอ็กซ์ หรือ X-ray Absorption คงทน สีย้อมรี แอกทีฟที่เหลือทิ ้งจากอุตสาหกรรมสีย้อม Spectroscopy (XAS) ที่วดั ได้ ที่ระบบล�ำเลียงแสง BL8 เมือ่ ปนเปื อ้ นลงสูแ่ หล่งน� ้ำธรรมชาติจะท�ำให้ เกิดสีและระบบ สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน ที่พบว่าโมเลกุลของสีย้อม ้ โดยพบว่าใน นิเวศวิทยาของสัตว์น� ้ำเปลีย่ นแปลงไป จึงมีความพยายาม เกาะติดกับโมเลกุลของไคตินในทังสามสภาวะ ทีจ่ ะน�ำสารไคตินมาใช้ ในการก�ำจัดสีรีแอกทีฟทีป่ นเปื อ้ นใน สภาวะทีเ่ ป็ นกรด การเกาะกันของโมเลกุลเกิดจากปฏิกริ ิยา ทางไฟฟ้าสถิตย์ระหว่างหมูอ่ ะมิโนในไคตินกับหมูซ่ ลั โฟเนท สิง่ แวดล้ อมมากขึ ้น ในสีย้อม ซึง่ ส่งผลให้ โครงสร้ างอิเล็กตรอนของอะตอมของ กลุ่มนักวิจยั จากมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ และ ซัลเฟอร์ ในสีย้อมเกิดการเปลี่ยนแปลงด้ วย ส่วนในสภาวะ สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอนได้ ทำ� การทดสอบความสามารถ ที่เป็ นกลางการจับกันของไคตินกับสีย้อมเกิดจากหมูไ่ ฮดร ในการดูดซับสีย้อมรี แอคทิฟ RR141 บนอนุภาคไคติน อกซิลในไคตินยึดจับกับอนุภาคสีย้อมด้ วยแรงวันเดอร์ วาล ทีม่ ขี นาด 741 นาโนเมตร และอนุภาคนาโนไคตินทีม่ ขี นาด ส์ และในสภาวะที่เป็ นเบสจะเป็ นการยึดจับกันด้ วยพันธะ 223 นาโนเมตร(Boonurapeepinyo et al., 2011) โดยพบว่า โควาเลนท์จากหมูไ่ ฮดรอกซิลของไคตินกับอนุภาคสีย้อม ในสภาวะทีเ่ ป็ นกรด ทังอนุ ้ ภาคไคตินและนาโนไคตินสามารถ ดูด ซับ สี ย้ อ มได้ พ อๆ กัน แต่ใ นสภาวะที่ เ ป็ นกลางและ Boonurapeepinyo, S., N. Jearanaikoon, and N. Sakkayawong. 2011. Reactive Red (RR141) Solution Adsorption by Nanochitin Particle via XAS and ATR-FTIR Techniques. International Transaction Journal of Engineering, Management, &amp; Applied Sciences &amp; Technologies 2:461-470.

SLRI Research Compendium 2015

การประยุ กต์ใช้ในอุ ตสาหกรรม

Industrial Applications SLRI Research Compendium 2015

การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม “เอสซีจี เคมิคอลส์” พัฒนาเม็ดพลาสติกด้ วยแสงซินโครตรอน “เอสซีจี เคมิคอลส์” พัฒนาสารเติมแต่งจากน� ้ำมันหนักกระบวนการปิ โตรเคมี “ฮันนี่เวลล์ ”เพิ่มมูลค่าชิ ้นส่วนอิเล็กทรอนิคส์ด้วยแสงซินโครตรอน อุตสาหกรรมแป้งมันบ้ านโป่ ง พัฒนา “Encapsulation” เคลือบกลิน่ รส แสงซินโครตรอน แก้ ปัญหาลายไม้ ในเหล็กรี ดร้ อน “สหวิริยาสตีล” “Golf Pride” มัน่ ใจ ไม้ กอล์ฟคุณภาพสูงด้ วยแสงอินฟราเรด เบทาโกร: เนื ้อหมูคณ ุ ภาพสูง S-Pure ขนไก่ป่นอาหารสัตว์โปรตีนคุณภาพสูง ไฟเบอร์ คณ ุ ภาพสูงจากกากมันส�ำปะหลัง กุ้งแช่แข็งปลอดภัย จุดขาวแคลเซียมบนเปลือก

SLRI Research Compendium 2015

“เอสซี จี เคมิคอลส”์ พัฒนาเม็ดพลาสติกด้วยแสงซิ นโครตรอน

บริษทั ไทยโพลิเอททีลนี จ�ำกัด ซึง่ เป็ นบริษทั ในเครือ บริษทั เอสซีจี เคมิคอลส์ จ�ำกัด ได้ พฒ ั นาสูตรการผลิตผลิตภัณฑ์ เม็ดพลาสติกชนิดใหม่ และใช้ เทคนิค Small Angle X-ray Scattering(SAXS) และ Wide Angle X-ray Diffraction (WAXD) จากแสงซินโครตรอนเพือ่ ศึกษากลไกการจัดเรียงตัวในโครงสร้ างผลึกและการแยกเฟสของโพลิโพรพิลนี (Polypropylene) ภายใต้ สภาวะการเปลีย่ นแปลงต่างๆ เช่น การดึงยืดและการให้ ความร้ อน รวมไปถึงผลทีเ่ กิดจากสารเติมแต่งต่างๆ เพือ่ พัฒนาปรับปรุงผลิตภัณฑ์เม็ดพลาสติกทีส่ ามารถตอบสนองความต้ องการของลูกค้ า ซึง่ สามารถเพิม่ ยอดขายได้ ประมาณ 60 ล้ านบาท/ปี ผลกระทบเชิงเศรษฐกิจและสังคม: เพิ่มมูลค่าผลิตภัณฑ์เม็ดพลาสติก 60 ล้ านบาท/ปี

ดร.วันเฉลิม รุ่งสว่าง บริ ษัท เอสซีจีเคมิคอลส์ จ�ำกัด

SLRI Research Compendium 2015

“เอสซี จี เคมิคอลส”์ พัฒนาสารเติมแต่งจากน้ำ�มันหนักกระบวนการปิ โตรเคมี บริษัท เอสซีจี เคมิคอลส์ จ�ำกัดพัฒนาผลิตภัณฑ์ชนิดใหม่ ทีไ่ ด้ จากการแปรรูปน� ้ำมันหนักจากกระบวนการปิ โตรเคมี โดยใช้ เทคนิค X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) และ X-ray Absorption Spectroscopy (XAS) จากแสงซินโครตรอน วิเคราะห์ พื ้นผิวของสารประกอบไฮโดรคาร์ บอน (ของแข็ง) เพือ่ ศึกษาชนิด ของธาตุ หรื อโลหะต่างๆ สถานะออกซิเดชันของธาตุ และหมู่ โครงสร้ างของสารประกอบที่มีอยูใ่ นสารประกอบไฮโดรคาร์ บอน นัน้ เพื่ อ เป็ นข้ อ มูล ในการพัฒ นาเป็ นสารเติ ม แต่ง หรื อ แปรรู ป น� ้ำมันหนักที่เกิดจากกระบวนการปิ โตรเคมีท�ำให้ ได้ ผลิตภัณฑ์ ใหม่ที่สามารถเพิ่มยอดขายได้ โดยจากเดิมที่สามารถจ�ำหน่าย ได้ ประมาณ 8,000 ตัน/ปี ในราคาประมาณ 450 ดอลลาร์ สหรัฐ/ ตัน และผลิตภัณฑ์ทปี่ รับปรุงขึ ้นมาใหม่ สามารถเพิม่ ราคาขึ ้นได้ เป็ น 550 ดอลลาร์ สหรัฐ/ตัน หรือเพิม่ ขึ ้นประมาณร้ อยละ 22 ซึง่ ท�ำให้ เกิดมูลค่าเพิม่ ประมาณ 0.8 ล้ านดอลลาร์ สหรัฐ/ปี หรือ 24 ล้ านบาท/ปี

ดร.จิรุตต์ วัดตูม บริ ษัท เอสซีจี เคมิคอลส์ จ�ำกัด

SLRI Research Compendium 2015

“ฮันนี่เวลล์ ”เพิ่มมู ลค่าชิ้ นส่วนอิเล็กทรอนิคส์ด้วยแสงซิ นโครตรอน บริษทั ฮันนีเ่ วลล์ซสิ เต็มส์ (ไทยแลนด์) จ�ำกัด พบปั ญหาการผลิตชิ ้น ส่วนอิเล็กทรอนิกส์จากการปนเปื อ้ นของทองแดงบนชิ ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ ทีท่ ำ� หน้ าทีก่ ระจายความร้ อน (Heat Spreader: Ni coated Cu Metal Discs) อันเกิดจากกระบวนการชุบโลหะนิกเกิลลงบนแผ่นทองแดง จึงได้ ท�ำการวิจยั เพือ่ ตอบโจทย์ปัญหาดังกล่าว โดยท�ำการทดลองเปรียบเทียบ กระบวนการชุบโลหะนิกเกิลลงบนแผ่นทองแดง โดยการเติมโลหะทองแดง ทีค่ วามเข้ มข้ นต่าง ๆ กัน สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอนให้ ความร่ วมมือในการท�ำงานวิจยั โดยใช้ แสงซินโครตรอนด้ วยเทคนิค Auger Electron Spectroscopy (AES) เพือ่ ให้ ทราบว่าสภาวะใดทีส่ ง่ ผลให้ เกิดการปนเปื อ้ นของทองแดง ในระหว่างกระบวนการผลิต ผลจากงานวิจยั นี ้เพิม่ ความเชือ่ มัน่ แก่ลกู ค้ า และสร้ างความมัน่ ใจในการผลิตสินค้ าเพื่อจ�ำหน่าย มีมลู ค่าประมาณ 90 ล้ านบาท/ปี

น.ส.นุชนารถ สอนชัยญาติ บริ ษัท ฮันนี่เวลล์ซสิ เต็มส์ (ไทยแลนด์) จ�ำกัด ดร.รัชฎาภรณ์ ทรัพย์เรื องเนตร สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน

SLRI Research Compendium 2015

อุ ตสาหกรรมแป้งมันบ้านโป่ ง พัฒนา “Encapsulation” เคลือบกลิ่นรส บริษทั อุตสาหกรรมแป้งมันบ้ านโป่ ง ประกอบธุรกิจผลิตแป้งมันส�ำปะหลัง และแป้ง ดัดแปลงโครงสร้ าง เช่น แป้งพรีเจลาติไนซ์ แป้งประจุบวก มอลโตเด็กตริน และ กลูโคส เป็ นต้ น เพือ่ ให้ แป้งมีคณ ุ สมบัตทิ แี่ ตกต่างจากแป้งต้ นทาง (Native Starch) ซึง่ สามารถ พัฒนาแป้งดัดแปลงนี เป็ ้ นวัตถุดบิ ส�ำคัญในอุตสาหกรรมหลายประเภทเช่น อุตสาหกรรม อาหาร กระดาษ ยา และสิง่ ทอ ด้ วยการวิจยั และพัฒนาอย่างต่อเนือ่ ง บริษทั ฯ ได้ พฒ ั นาการผลิต Glucose polymer จากแป้งต้ นทาง เพื่อให้ ผลิตภัณฑ์มีคณ ุ สมบัตกิ ารเป็ นวัตถุดบิ ในการผลิตอาหารเหลว ส�ำหรับผู้ป่วย และสามารถใช้ เป็ นสารเคลือบกลิน่ รส (Encapsulate) เพือ่ ให้ คงรสชาติ ที่ต้องการ แม้ ผ่านกระบวนการผลิตด้ วยความร้ อนสูง สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน ได้ ให้ ความร่ วมมือในการศึกษาถึงองค์ประกอบทางเคมีที่เปลี่ยนไปของผลิตภัณฑ์ ที่ได้ จากสภาวะการผลิตที่หลากหลาย เพื่อให้ ทราบถึงสภาวะการผลิตที่ให้ ผลิตภัณฑ์ ทีม่ คี ณ ุ สมบัตติ ามทีต่ ้ องการ ผลจากงานวิจยั นี ้ ช่วยให้ บริษทั สามารถพัฒนาผลิตภัณฑ์ อาหารเหลวส�ำหรับผู้ป่วย ซึง่ คาดการว่าบริษทั สามารถเพิม่ พื ้นทีใ่ นส่วนแบ่งการตลาดของ กลุม่ ผลิตภัณฑ์อาหารเหลวส�ำหรับผู้ป่วยได้ ประมาณร้ อยละ 12 ของมูลค่าตลาด (2,000 ล้ านบาท/ปี ) และประเทศไทยสามารถทดแทนการน�ำเข้ าผลิตภัณฑ์อาหารเหลวจากต่าง ประเทศกว่า 240 ล้ านบาท/ปี

นายชัยนันท์ สุขสมิทธิ์ บริ ษัทอุตสาหกรรมแป้งมันบ้ านโป่ ง/ ดร.กาญจนา ธรรมนู สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน

SLRI Research Compendium 2015

แสงซิ นโครตรอน แก้ปัญหาลายไม้ใน เหล็กรีดร้อน“สหวิริยาสตีล”

บริษทั สหวิริยาสตีลอินดัสตรี จ�ำกัด (มหาชน) หรือ เอส เอสไอ พบปั ญหาการเกิดลายคล้ ายลายไม้ (Wood Grain) ปรากฏขึ ้นบนผิวหน้ าแผ่นเหล็กรี ดร้ อนชนิดม้ วนในสัดส่วน ประมาณร้ อยละ 7 ของการผลิตเหล็กรีดร้ อนทังหมด ้ ส่งผลต่อ การสูญเสียของผลิตภัณฑ์ ที่ ท�ำให้ ต้องขายสินค้ าที่ พบ ปั ญหาในราคาขายต�ำ่ ลง สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน ได้ ร่วมท�ำงานวิจยั กับ บริ ษัทฯ เพื่อวิเคราะห์สาเหตุของปั ญหาที่เกิดขึ ้น โดยใช้ เทคนิค X-PEEM จากแสงซินโครตรอนกับ ณ. ระบบล�ำเลียง แสง 3.2b และเทคนิค PES ณ ระบบล�ำเลียงแสง 3.2a ของ สถาบันฯ (เทคนิคในการถ่ายภาพขนาดเล็กระดับนาโนเมตร พร้ อมกับการวิเคราะห์ธาตุองค์ประกอบบนพื ้นผิวด้ วยแสง ซินโครตรอน) สามารถตรวจพบธาตุคาร์ บอนกระจายตัว อยูบ่ นผิวเหล็ก ซึง่ สาเหตุคาดว่าจากการเคลือ่ นตัวของธาตุ คาร์ บอนที่ถกู เจือเข้ าไปเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่ งของเหล็ก ขึ ้นมายังพื ้นผิวท�ำให้ เกิดรอยขรุขระบริ เวณผิวของเหล็กซึง่ เมือ่ มองด้ วยตาเปล่าจะมีลกั ษณะคล้ ายลายไม้

จากผลการทดลองน�ำไปสู่การปรับปรุ งกระบวนการ ผลิ ต เหล็ ก รี ด ร้ อน สามารถลดอัต ราการเกิ ด ลายไม้ ใ น กระบวนการผลิตเหลือเพียงร้ อยละ 4 จากทังหมดที ้ เ่ คยพบ ในการผลิตร้ อยละ 7 ซึง่ มูลค่าของของเสียที่ลดลงคิดเป็ น 24.2ล้ านบาท/ปี บริ ษัทสามารถลดการสูญเสียของสินค้ า ที่ไม่สามารถส่งมอบให้ ลกู ค้ าได้ ที่ส�ำคัญยิ่งกว่าก็คือการ แก้ ปัญหาครัง้ นี ้น�ำไปสู่การสร้ างนวัตกรรมผลิตภัณฑ์ใหม่ เรี ยกว่า “เหล็กแผ่นรี ดร้ อนชนิดม้ วนประเภทปรับผิวและ เคลือบน� ้ำมัน” หรือ “Clean Strip” ทีส่ ร้ างมูลค่าเพิม่ ให้ ทงแก่ ั้ บริษทั และลูกค้ า โดยลูกค้ าสามารถน�ำไปใช้ ได้ ทนั ทีสำ� หรับ งานทีต่ ้ องการคุณภาพผิวเหล็กสวยพิเศษ เช่น งานชุบสังกะสี พ่นสี หรือ ทดแทนเหล็กแผ่นรีดเย็น”

คุณสุพตั รา อินทรศักดา บริ ษัท สหวิริยาสตีลอินดัสตรี จ�ำกัด (มหาชน) ดร.วุฒิไกร บุษยาพร สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน

SLRI Research Compendium 2015

“Golf Pride” มั่นใจ ไม้กอล์ฟคุณภาพสูงด้วยแสงอินฟราเรด บริ ษัท อีตนั อินดัสทรี ส์ (ประเทศไทย) จ�ำกัดเป็ น บริ ษั ท ฯชั น้ น� ำ ของโลกในด้ านการผลิ ต และจ� ำ หน่ า ย สินค้ าที่หลากหลาย รวมถึงด้ ามจับไม้ กอล์ฟ (Golf Grip) โดยใช้ ต ราสิ น ค้ า Golf Pride ซึ่ง เป็ นสิ น ค้ า ที่ นัก กอล์ ฟ และผู้ผลิตอุปกรณ์ กอล์ฟยี่ห้อชันน� ้ ำนิยมใช้ และไว้ วางใจ มายาวนานกว่า 65 ปี ผลิตภัณฑ์ของGolf Pride มีสนิ ค้ า และคุณสมบัติที่หลากหลายโดยสามารถตอบสนองความ ต้ องการทีห่ ลากหลายของนักกอล์ฟในปั จจุบนั เป็ นทีย่ อมรับ และนิยมแพร่หลายมากๆทังวงการนั ้ กกอล์ฟอาชีพและนัก กอล์ฟสมัครเล่น บริษทั ฯจึงมุง่ เน้ นและตระหนักในการพัฒนา ผลิตภัณฑ์ที่ดีและต่อเนื่องเพื่อให้ สมกับค�ำนิยมที่ได้ รับใน กี ฬ า“กอล์ ฟ ”ก� ำ ลัง ได้ ค วามนิ ย มอย่ า งแพร่ ห ลาย ปั จจุบนั คือ Golf Pride, Number One Grip on Tour. ในปั จ จุบันโดยมี การส่งเสริ ม พัฒนาที่ เห็นได้ ชัดในทุก ๆ บริ ษัทอีตนั อินดัสทรี ส์ (ประเทศไทย) จ�ำกัด ทดสอบ ด้ า นได้ แ ก่ มี ร ายการแข่ ง ขัน มากขึ น้ ในแต่ ล ะภู มิ ภ าค อายุการเก็บรักษา (Shelf Life Validation) ของผลิตภัณฑ์ พร้ อมเงินรางวัลที่มากขึน้ ในแต่ละรายการมีผ้ ูเล่นกอล์ฟ ชนิดใหม่ พบการ Blooming ของผลึกสีขาวปรากฏบนผิว ทุกเพศทุกวัยที่มากขึ ้นทังวงการอาชี ้ พและสมัครเล่นและ ของ Golf grip จึงใช้ แสงอินฟราเรดสามารถตรวจพบปั ญหา การส่งเสริ มพัฒนาอุปกรณ์ กอล์ ฟที่หลากหลายด้ วยกัน และพิสจู น์ลกั ษณะเฉพาะ (Identification) ของสารเคมีที่ โดยเฉพาะด้ ามจับไม้ กอล์ฟ (Golf Grip) ที่เหล่านักกอล์ฟ เป็ นสาเหตุของการเกิดผลึกเส้ นสีขาวปรากฏบนชิ ้นด้ ามจับ ให้ ความส�ำคัญเป็ นอย่างยิ่งเพราะถื อได้ ว่าเป็ นอุปกรณ์ ไม้ กอล์ฟได้ จึงน�ำไปสูก่ ารปรับปรุงสูตรการผลิตทีเ่ หมาะสม หลักที่สมั ผัสร่างกายเวลาเล่นหรื อเรี ยกว่าเกมส์การแข่งขัน ลดการสูญเสียทีจ่ ะเกิดขึ ้นจากการผลิตกว่า 28 ล้ านบาท/ปี เนื่องจากด้ ามจับไม้ กอล์ฟมีผลอย่างมากต่อการจับและ และส่งผลดีในระยะยาวต่อการพัฒนาสินค้ าใหม่ๆ ในอนาคต ควบคุมการตีกระทบลูกกอล์ฟ การส่ง-รับแรงกระแทกจาก ช่วยสร้ างโอกาสการขายทีม่ ากขึ ้นทีม่ มี ลู ค่าการตลาดหลาย จังหวะการตีลกู กอล์ฟ และรวมถึงคุณสมบัตขิ องความหนึบ ร้ อยล้ านบาทต่อปี กระชับ (Tackiness) และความคงทนต่อทุกสภาพอากาศ อุปกรณ์ด้ามจับไม้ กอล์ฟทีด่ จี งึ จ�ำเป็ นอย่างยิง่ ทีต่ ้ องมีพฒ ั นา ออกแบบให้ มคี ณ ุ สมบัตทิ เี่ หมาะสมกับนักกอล์ฟทุกๆ ด้ าน

นายสุทธิเกียรติ ไทยประสานทรัพย์ นักวิจยั บริ ษัทอีตนั อินดัสทรี ส์ (ประเทศไทย) จ�ำกัด ดร.กาญจนา ธรรมนู สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน

SLRI Research Compendium 2015

เบทาโกร: เนื้อหมู คุณภาพสูง S-Pure

บริ ษัทเบทาโกร มีนโยบายในการยกระดับคุณภาพ ชีวติ ให้ แก่คนไทยและประชากรโลก โดยการผลิตและพัฒนา อาหารที่มีคณ ุ ภาพสูงและปลอดภัย โดยเฉพาะการผลิต เนื ้อหมูคณ ุ ภาพสูง S-Pure (Super Hygienic Pork) ทีเ่ ป็ น เนื ้อหมูซปุ เปอร์อนามัย ใช้ ระบบการเลี ้ยงแบบ SPF (Specific Pathogen Free) เป็ นเทคโนโลยีระบบการเลี ้ยงแบบพิเศษ ทีพ่ ถิ พี ถิ นั และเข้มงวดในทุกขันตอน ้ ท�ำให้หมูทเี่ ลี ้ยงปลอดโรค จึงท�ำให้ ไม่ต้องใช้ ยาปฏิชีวนะส�ำหรับการรักษา มัน่ ใจได้ ว่าเนื ้อหมู S-Pure ปลอดภัยจากสารตกค้ าง และท�ำให้ หมู แข็งแรงและโตเร็ว จึงท�ำให้ มีเนื ้อหมูที่นมุ่ รสชาติดีกว่าหมู ทัว่ ไป รวมถึงในด้ านการจัดส่งมีการควบคุมอุณหภูมทิ ี่ 0-4 องศาเซลเซียส อย่างเข้ มงวด เพือ่ เก็บรักษาคุณภาพเนื ้อหมู ให้ สด สะอาด และปลอดภัย 100%

การคัดเลือกแม่พนั ธุ์ที่มีคณ ุ ภาพสูง ปลอดโรค เนื ้อ สัมผัสและรสชาติที่ดนี นั ้ บริษัทฯ ได้ ให้ ความส�ำคัญในการ วิจยั และพัฒนาอย่างต่อเนื่องสถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน มีบทบาทในการศึกษาวิจยั โครงสร้ างของเนื ้อหมูในเชิงลึก โดยใช้ เทคนิค FTIR Microspectroscopy วิเคราะห์สาร ชีวโมเลกุลโดยเฉพาะอย่างยิง่ โครงสร้ างทุตยิ ภูมขิ องโปรตีน ซึง่ พบว่าโครงสร้ างโปรตีนของเนื ้อหมู S-Pure มีความเป็ น เอกลักษณ์ทมี่ โี ปรตีนรูปแบบเกลียว แอลฟาเฮลิกซ์ทมี่ คี วาม แตกต่างและสูงกว่าเนื ้อหมูทวั่ ไปซึง่ อาจช่วยส่งเสริ มความ สามารถในการย่อยของร่ างกาย รวมถึงสัดส่วนที่ร่างกาย สามารถดูดซึมไปใช้ งานได้ มากกว่าปกติ ดังมี รายงาน การวิจยั ที่ผ่านมาฉลายฉบับ รายงานถึงความส�ำคัญของ โครงสร้ างโปรตีนรูปแบบเกลียวแอลฟาเฮลิกซ์ถกู ย่อยได้ ดี กว่ารูปแบบอืน่ ๆ อย่างไรก็ตาม สถาบันฯ ก�ำลังด�ำเนินการ ศึกษาต่อเนื่อง ถึงความสัมพันธ์ระหว่างการใช้ อณ ุ หภูมิใน การประกอบอาหาร กับความสามารถในการย่อย โดยการ จ�ำลองระบบการย่อยจริ งภายในร่ างกาย เพื่อให้ ผ้ บู ริ โภค มัน่ ใจคุณภาพของเนือ้ หมู ไม่ใช่เพียงแค่ความปลอดภัย แต่มอบคุณค่าทางอาหารสูงอีกด้ วย

ดร.มงคล เวสารัชเวศย์/ดร.กาญจนา ธรรมนู สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน

SLRI Research Compendium 2015

ขนไก่ป่นอาหารสัตว์โปรตีนคุณภาพสูง

ขนไก่ เ ป็ นวั ส ดุ เ หลื อ ทิ ง้ จากการผลิ ต เนื อ้ ไก่ ซึง่ องค์ประกอบส�ำคัญคือมีโปรตีนประมาณ 85 เปอร์ เซ็นต์ แต่สว่ นใหญ่เป็ นโปรตีนโครงสร้ างซับซ้ อนประเภทเคอราติน (keratin) ซึง่ ย่อยสลายยาก ความพยายามน�ำขนไก่มาใช้ เป็ นอาหารสัตว์ได้ รับการวิจยั อย่างต่อเนือ่ ง โดยท�ำให้ ขนไก่ มีขนาดเล็กลงเป็ น ขนไก่ป่น (Hydrolyzed Feather Meal) ซึ่งมี ศักยภาพในการย่อยขนไก่ป่นให้ มีโครงสร้ างที่สัตว์ สามารถย่อยและน�ำไปใช้ ประโยชน์ได้ นอกจากนี ้ขนไก่ยงั มี กรดอะมิโนตัวอืน่ ทีเ่ ป็ นประโยชน์หลายชนิด อีกทังยั ้ งมีราคา ต�ำ่ กว่าปลาป่ น และกากถัว่ เหลืองมาก จึงสามารถน�ำไปใช้ ร่วมกับอาหารโปรตีนจากแหล่งอื่น เพื่อชดเชยกรดอะมิโน ทีข่ าดไป เช่น ใช้ ร่วมกับปลาป่ น เนื ้อป่ น หรือกากถัว่ เหลือง หรื ออาจใช้ กรดอะมิโนสังเคราะห์เสริ มลงไปเพื่อให้ ได้ กรด อะมิโนครบตามทีต่ ้ องการ

คุณอัครเดช ปรัชญากิตติ บริ ษัท ศูนย์วิทยาศาสตร์ เบทาโกร จ�ำกัด ดร.กาญจนา ธรรมนู สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน

SLRI Research Compendium 2015

บริ ษั ท ศูน ย์ วิ ท ยาศาสตร์ เ บทาโกร จ� ำ กัด ร่ ว มกับ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ได้ พฒ ั นาอาหารสัตว์จากขนไก่ ป่ น โดยการผลิตจากการย่อยด้ วยเอ็นไซม์เคอราติเนสเพื่อ ให้ สตั ว์ดดู ซึมได้ ดขี ึ ้น ซึง่ การคัดเลือกสภาวะการผลิตทีเ่ หมาะ สม จ�ำเป็ นต้ องตรวจสอบโครงสร้ างที่เปลีย่ นไปของโปรตีน สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน ได้ ให้ ความร่ วมมือในงาน วิจยั ศึกษาสภาวะทีเ่ หมาะสมดังกล่าว โดยการวิเคราะห์ด้วย แสงอินฟราเรด เพื่อให้ ทราบโครงสร้ างทุติยภูมิของโปรตีน ซึง่ สัมพันธ์กบั คุณสมบัติในการย่อย หรื อคุณภาพทางการ บริ โภค (Eating Quality) และเพื่อพัฒนาเป็ นฐานข้ อมูล ทีใ่ ช้ ในการตรวจสอบการผลิตต่อไป การศึกษานี ้ จึงเป็ นการ เพิม่ มูลค่าให้ แก่บริ ษัท ซึง่ เป็ นการใช้ ประโยชน์จากผลิตผล พลอยได้ จากโรงงานช�ำแหละไก่ที่เหลือทิ ้งจากการแปรรู ป 1,200 ตันต่อเดือน

ไฟเบอร์คณ ุ ภาพสูงจากกากมันส�ำปะหลัง

บริษัทสงวนวงษ์ อุตสาหกรรม จ�ำกัด เป็ นผู้ผลิตและ จ� ำ หน่ า ยแป้ งมัน ส� ำ ปะหลัง ที่ ใ หญ่ ที่ สุด ในเอเชี ย โดยมี นโยบายในการส่งมอบแป้งมันส�ำปะหลังคุณภาพสูงให้ แก่ ลูกค้ า และมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อตอบสนองความ ต้ องการของลูกค้ าในกลุม่ แป้งดัดแปร (Modified Starch) ในกลุม่ อุตสาหกรรมอาหาร และอุตสาหกรรมประเภทอื่น นอกจากนี ้ บริ ษัทยังพัฒนาผลิตภัณฑ์ ชนิดใหม่ในกลุ่ม ของไฟเบอร์ จากกากมันส�ำปะหลังเพื่อเพิ่มมูลค่ากากมัน ทีส่ ง่ ขายในรูปอาหารสัตว์ ไฟเบอร์ จากกากมันส�ำปะหลังสามารถใช้ เป็ นวัตถุดบิ ให้ แก่กลุม่ อุตสาหกรรมอาหาร และอาหารเสริ ม เช่น การ ใช้ ในการขึ ้นรูปของเนื ้อบดเพือ่ เพิม่ คุณสมบัตขิ องการอุ้มน� ้ำ ที่ดี และเพิม่ ความสามารถในการผสมของน� ้ำและไขมันให้ เข้ ากันได้ ดขี ึ ้น การใช้ ในผลิตภัณฑ์อาหารเสริมส�ำหรับผู้ป่วย หลายกลุม่ เช่น ผู้ป่วยโรคระบบทางเดินอาหาร โรคเบาหวาน โรคเกีย่ วข้ องกับปริมาณไขมันสูงเนือ่ งจากไฟเบอร์ เป็ นสารที่ ไม่ให้ พลังงานเข้ าไปในร่ างกาย แต่จะเข้ าไปแย่งพื ้นที่ใน

ระบบทางเดินอาหารส่งผลให้ ร้ ูสกึ อิ่มได้ เร็ วและอิ่มนานขึ ้น ช่วยลดความอยากอาหาร และช่วยในการดักจับกับไขมัน เป็ นต้ น สถาบัน วิ จัย แสงซิ น โครตรอน ให้ ค� ำ ปรึ ก ษาและ วิเคราะห์คณ ุ สมบัตทิ างเคมีของไฟเบอร์ ให้ แก่บริษัทสงวน วงษ์ เพื่อท�ำการพัฒนากระบวนการผลิตไฟเบอร์ เพื่อให้ ไฟเบอร์ ให้ มีสขี าวมากขึ ้น ลดปริ มาณไซยาไนต์ และมีคณ ุ สมบัตอิ ื่นๆ ตามที่ต้องการโดยใช้ เทคนิค FTIR Spectroscopy ซึง่ เทคนิคนี ้สามารถให้ ข้อมูลความเป็ นเอกลักษณ์ ของไฟเบอร์ ที่ผลิตด้ วยขบวนการผลิตที่แตกต่างกันได้ โดย ให้ ข้อมูลของ เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส ลิกนิน และบอกถึงสัด ส่วนอะไมโลสและอะไมโลเพคตินและสารประกอบทางเคมี อืน่ ๆ ได้ ซึง่ ส่งผลให้ การก�ำหนดกระบวนการผลิตทีเ่ หมาะสม ผลิตภัณฑ์ที่ได้ สามารถน�ำไปผสมกับอาหารประเภทต่างๆ ได้ มากขึ ้นส่งผลการขายได้ ในตลาดทางอาหารที่กว้ างขึ ้น เพิม่ ยอดขายให้ แก่บริษทั

นางขวัญหญิง ขวัญคง บริ ษัท สงวนวงษ์ อตุ สาหกรรม จ�ำกัด ดร.กาญจนา ธรรมนู สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน

SLRI Research Compendium 2015

กุง้ แช่ แข็งปลอดภัย จุ ดขาวแคลเซี ยมบนเปลือก

บริ ษั ท เจริ ญ โภคภัณ ฑ์ อ าหาร จ� ำ กัด (มหาชน) เป็ นบริ ษัทผู้สง่ ออกกุ้งแช่แข็งรายใหญ่ของประเทศ มีสว่ น แบ่งการตลาดไม่น้อยกว่าร้ อยละ 15 ของยอดการส่งออก ขายนอกประเทศ กุ้งทีบ่ ริษทั เพาะเลี ้ยงได้ รบั การดูแลอย่างดี และใช้ วิธีการผลิตกุ้งแช่แข็งที่ ทันสมัย เพื่ อให้ ได้ ก้ ุงที่ มี คุณภาพสูงตามความต้ องการของลูกค้ า แม้ การผลิตกุ้งแช่แข็งจะมีการควบคุณคุณภาพเป็ น อย่างดีตงแต่ ั ้ ขนตอนการเพาะเลี ั้ ้ยง แต่บริ ษัทฯ พบการเกิด จุดขาวขึ ้นที่บนเปลือกกุ้งภายหลังจากการเก็บผลิตภัณฑ์ แช่แข็งที่อณ ุ หภูมิ -25 องศาเซลเซียส เป็ นระยะเวลา 3 สัปดาห์ ด้ วยความร่วมมือของสถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน ในการทดสอบจุดสีขาวดังกล่าว โดยใช้ กล้ องจุลทรรศน์

และใช้ เทคนิ คทางแสงอินฟราเรด ท�ำให้ พบว่า จุดขาว นัน้ คือผลึกของธาตุแคลเซียมและฟอสเฟต ที่ ก่อตัวขึน้ มาภายหลัง ซึง่ เกิดขึ ้นเมื่อน� ้ำระเหยออกไป (Dehydrate) ภายใต้ สภาวะแช่แข็ง ท�ำให้ แคลเซียมแยกตัวออกมาจาก โครงสร้ างไคตินของเปลือกกุ้ง ดังนัน้ จุดขาวนี จ้ ึงไม่ใช่ เกิดจากการติดเชื ้อไวรัส และมัน่ ใจว่ากุ้งแช่แข็งปลอดภัย ต่อการบริ โภค ข้ อมูลที่ได้ มีส่วนช่วยในการบริ หารจัดการ สภาวะการเพาะเลี ้ยง การเก็บรักษากุ้งแช่แข็ง และก�ำหนด ระยะเวลาการขายให้ รวดเร็ วก่อนการกระตุ้นให้ เกิดผลึก แคลเซียมขึ ้น ซึง่ ช่วยเพิ่มมูลค่าการส่งออกกว่า 1,350 ล้ าน บาท/ปี

นางเบญญาภา ทองทุมิ บริ ษัท เจริ ญโภคภัณฑ์อาหาร จ�ำกัด (มหาชน) ดร.กาญจนา ธรรมนู สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน

SLRI Research Compendium 2015

นวัตกรรมและสิ่งประดิษฐ์

Innovations SLRI Research Compendium 2015

นวัตกรรม และสิ่งประดิษฐ์ (Innovations) ซินโครตรอนประสบผลส�ำเร็ จในการสร้ างเครื่ องเคลือบกระจกกล้ องโทรทรรศน์ในหอดูดาวเฉลิมพระเกียรติ แม่พิมพ์โลหะความละเอียดสูง ชุดตรวจวัดความชื ้นสัมพัทธ์ความเร็ วสูง อุปกรณ์ตรวจวัดความเร่งขนาดจิ๋ว อุปกรณ์ประมวลค่าความชื ้นและอุณหภูมิส�ำหรับโรงเลี ้ยงไก่-เป็ ด อุปกรณ์วดั เชิงแสงแบบพกพา ชุดแสดงผลอักษรเบรลล์ 20 เซลล์ ไข่มกุ สีทองด้ วยแสงซินโครตรอน ไข่มกุ พิมพ์ลายสีทอง

SLRI Research Compendium 2015

ซิ นโครตรอนประสบผลส�ำเร็จในการสร้างเครื่องเคลือบกระจกกล้องโทรทรรศน์ ในหอดูดาวเฉลิมพระเกียรติ

หอดูด าวแห่ ง ชาติ หรื อ ชื่ อ อย่ า งเป็ นทางการคื อ หอดูดาวเฉลิมพระเกียรติ 7 รอบพระชนมพรรษา ตังอยู ้ ่ บริเวณยอดดอยอินทนนท์ อ�ำเภอจอมทอง จังหวัดเชียงใหม่ เริ่ มก่อสร้ างเมื่อเดือนมกราคม 2553 แล้ วเสร็ จในปลายปี 2555 และเปิ ดใช้ งานอย่างเป็ นทางการเมื่อ 22 มกราคม 2556 ปั จจุบนั อยูใ่ นความดูแลของ สถาบันวิจยั ดาราศาสตร์ แห่งชาติ หอดูดาวนี ้ใช้ กล้ องโทรทรรศน์แบบสะท้ อนแสง มีเส้ นผ่านศูนย์ กลาง 2.4 เมตร และมีขนาดใหญ่สุดใน ภูมิ ภ าคเอเชี ย ตะวัน ออกเฉี ย งใต้ ภายในติ ด ตัง้ กระจก ที่เคลือบด้ วยอลูมิเนียมเพื่อให้ มีคณ ุ สมบัติในการสะท้ อน แสงสามารถมองเห็นและบันทึกภาพวัตถุบนท้ องฟ้าในระยะ ไกลและมีความสว่างน้ อยได้ ดี แต่เมื่อใช้ งานไประยะหนึง่ อลูมเิ นียมทีเ่ คลือบอยูบ่ ริเวณผิวกระจกจะค่อยๆ เสือ่ มสภาพ ลงท�ำให้ ประสิทธิภาพการสะท้ อนแสงของกระจกลดลงจึง ต้ องเคลือบผิวกระจกใหม่ทกุ 1 - 2 ปี เพือ่ ให้ กระจกยังคงมี ประสิทธิภาพเช่นเดิม แต่เดิมการเคลือบระจกนี ้มีคา่ ใช้ จา่ ย สูงและต้ องส่งไปท�ำทีต่ า่ งประเทศเท่านัน้ จากบันทึกความเข้ าใจระหว่างสถาบันวิจยั ดาราศาสตร์ แห่งชาติ (สดร.) และสถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน (สซ.) ในการวิจยั และพัฒนาในสาขาวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยี ที่เกี่ยวข้ องร่ วมกัน รวมทังความร่ ้ วมมือของมหาวิทยาลัย เทคโนโลยีสรุ นารี (มทส.) ท�ำให้ เกิดโครงการสร้ างและพัฒนา

เครื่ องเคลือบกระจกด้ วยฟิ ล์ มบางอะลูมิเนี ยมในระบบ สุญญากาศโดยใช้ เทคนิคสปั ตเตอร์ ริ่ง ซึง่ ฟิ ล์มอะลูมิเนียม บนกระจกที่ได้ จะมีความราบเรี ยบสม�่ำเสมอมีความหนา ประมาณ 80 นาโนเมตร เครื่ องเคลือบกระจกนี ้สามารถ เคลือบกระจกที่มีเส้ นผ่าศูนย์กลางระหว่าง 10 เซนติเมตร ถึง 2.4 เมตร ได้ คราวละหลายชิน้ ทัง้ นี ้ สซ.ได้ ส่งมอบ พร้ อมติดตังเครื ้ ่ องเคลือบกระจกแก่ สดร. เมื่อต้ นเดือน พฤษภาคม 2558 ซึง่ จะตอบสนองการใช้ งานของสถาบันวิจยั ดาราศาสตร์ในการสนับสนุนการดูแลรักษากล้ องโทรทรรศน์

ทังที ้ ใ่ นหอดูดาวแห่งชาติ และหอดูดาวในส่วนภูมภิ าคอีก 2 แห่งในจังหวัดนครราชสีมาและฉะเชิงเทรา นอกจากนี ้ยังอยู่ ในระหว่างการก่อตังขึ ้ ้นอีกจ�ำนวน 3 แห่ง ทีจ่ งั หวัดพิษณุโลก ขอนแก่น และสงขลา เพือ่ ใช้ เป็ นแหล่งเรียนรู้ ค้ นคว้ า และท�ำ วิจยั ทางด้ านดาราศาสตร์ รวมทังการเผยแพร่ ้ ความรู้ทางด้ าน ดาราศาสตร์ไปยังหน่วยงานการศึกษา และชุมชนให้ มคี วาม รู้ ความเข้ าใจในด้ านดาราศาสตร์ ที่ถกู ต้ องและน�ำไปใช้ ใน การด�ำเนินชีวติ ประจ�ำวันได้ ผลงานนี ้นับได้ วา่ เป็ นฝี มอื ของ คนไทยทีส่ ามารถลดต้ นทุนการน�ำเข้ าจากต่างประเทศท�ำให้ ประหยัดงบประมาณ 35 - 42 ล้ านบาท

นายส�ำเริ ง ด้ วงนิล สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน

SLRI Research Compendium 2015

แม่พิมพ์โลหะความละเอียดสูง

แม่ พิ ม พ์ โ ลหะความละเอี ย ดสูง ถูก สร้ างขึ น้ ด้ ว ย X-ray LiGA ซึง่ เป็ นกระบวนการสร้ างและส�ำเนาโครงสร้ าง จุลภาคด้ วยรังสีเอกซ์จากเครื่องก�ำเนิดแสงซินโครตรอน โดย การสร้ างแม่พิมพ์พอลิเมอร์ ความละเอียดสูงจากเทคนิค ลิโธกราฟี ด้ วยรังสีเอกซ์ และน�ำไปขึ ้นโครงสร้ างโลหะเพื่อ ใช้ เป็ นแม่พมิ พ์ถาวรส�ำหรับส�ำเนาโครงสร้ างด้ วยพอลิเมอร์ วิธีการนีถ้ ูกน�ำไปประยุกต์ใช้ สร้ างห้ องปฏิบตั ิการบนชิพ (Lab on a Chip) เพือ่ สร้ างระบบการวิเคราะห์และแยกแยะ ส่วนประกอบต่างๆทางด้ านเทคโนโลยีชีวภาพ โดยความ

ดร.รุ่งเรือง พัฒนากุล สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน

SLRI Research Compendium 2015

ละเอียดของลวดลายแม่พมิ พ์โลหะทีส่ ร้ างได้ สามารถใช้ สร้ าง ห้ องปฏิบตั ิการบนชิพเพื่อคัดแยกสาหร่ าย เซลล์พืช และ สิง่ มีชวี ติ ขนาดเล็กระดับ 5 ไมโครเมตร (0.005 มิลลิเมตร) ปั จจุบนั แม่พมิ พ์โลหะ มีหน่วยงานทีน่ �ำไปประยุกต์ใช้ ได้ แก่ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสรุ นารี ใช้ สร้ างเซนเซอร์ นบั อนุภาค มหาวิทยาลัยนเรศวรใช้ ในการสร้ างระบบวัดการดูดกลืนแสง เทคโนโลยีรพระจอมเกล้ าธนบุรี และมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ใช้ สร้ างห้ องเพาะเลี ้ยงเซลล์บนชิพ

ชุ ดตรวจวัดความชื้ นสัมพัทธ์ความเร็วสูง

โครงสร้ างเซ็นเซอร์วดั ความชื ้นทีส่ ร้ างโดยกระบวนการลิโทกราฟฟี และชุดตรวจวัดความชื ้นทีป่ ระกอบเสร็จแล้ ว ชุดตรวจวัดความชื ้นสัมพัทธ์ความเร็วสูง (High-Speed Relative Humidity Sensor) คือ อุปกรณ์ส�ำหรับตรวจรู้ ความชื ้นสัมพัทธ์ ที่ตอบสนองต่อความชื ้นได้ อย่างรวดเร็ ว สร้ างโดยกระบวนการลิโธกราฟฟี ด้วยรังสีเอ็กซ์ ใช้ ประโยชน์ จากแสงซินโครตรอนในย่านรังสีเอ็กซ์พลังงานต�่ำ น�ำมา ประยุกต์สร้ างเซนเซอร์ วดั ความชื ้นทีใ่ ห้ ผลตอบสนองในช่วง 100 - 600 มิลลิวนิ าที ขณะทีช่ ดุ ตรวจวัดทีม่ จี ำ� หน่ายในท้ อง ตลาดทีม่ คี วามเร็วสูงสุด 8 วินาที ท�ำให้ ชดุ ตวรจวัดทีส่ ร้ าง

ขึ ้นมาใหม่มีความเร็ วในการตรวจวัดรวดเร็ วกว่าชุดในท้ อง ตลาดประมาณ 16 เท่า (อ้ างอิง SHT 15) โครงสร้ างตัวตรวจ วัดความชื ้นท�ำขึ ้นมาจากพอลิเมอร์ มลี กั ษณะเป็ นซีย่ าวและ ปิ ดทับด้ วยอิเล็กโทรดโลหะลักษณะคล้ ายก้ างปลาเชื่อมต่อ กันกับจุดเชือ่ มต่อไปยังวงจรภายนอก ความเร็วในการตอบ สนองจะขึ ้นกับความหนาและความกว้ างของซี่อิเล็กโทรด ความหนาของชันวั ้ สดุและความกว้ างที่ลดลงจะท�ำให้ การ ตอบสนองทางเวลารวดเร็วยิง่ ขึ ้น

นายมาโนชย์ มาปะโท และ ดร.นิมิต ชมนาวัง สาขาวิศวกรรมไฟฟ้า มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสนุ ารี ดร.ประพงษ์ คล้ ายสุบรรณ์ สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน

SLRI Research Compendium 2015

อุ ปกรณ์ตรวจวัดความเร่งขนาดจิ๋ว

สวิทช์ตรวจวัดความเร่งขนาดจิ๋วที่สร้ างขึ ้นด้ วยกระบวนการลิโทกราฟฟี รังสีเอกซ์

อุปกรณ์วดั ความเร่งถูกประยุกต์ใช้ เป็ นจ�ำนวนมากใน การพัฒนาระบบความปลอดภัยและการตรวจสอบต่างๆ เช่น ถุงลมนิรภัยในยานพาหนะ ระบบนับก้ าวของอุปกณ์พกพา และระบบจ�ำลองต่างๆ เป็ นต้ น โดยมีหลักการพื ้นฐานคือการ เคลือ่ นทีข่ องก้ อนมวลเคลือ่ นที่ (Proof Mass) ทีถ่ กู ยึดติดกับ สปริงขนาดเล็กที่มีคา่ คงที่สปริงเฉพาะเพื่อใช้ ก�ำหนดระดับ ความเร่ งในการท�ำงาน โดยทิศทางที่ก้อนมวลเคลื่อนที่ไป นัน้ จะมีขวโลหะที ั้ ถ่ กู วางด้ วยระยะห่างในระดับไมโครเมตร เพือ่ ท�ำหน้ าทีเ่ ป็ นสวิตช์ทำ� งานเมือ่ มีการสัมผัส หากเกิดแรง กระท�ำต่อชิ ้นงาน ก้ อนมวลจะเคลือ่ นทีไ่ ปสัมผัสกับขัวโลหะ ้ ท�ำให้ กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเพือ่ สัง่ ให้ อปุ กรณ์ทำ� งาน

การสร้ างส่วนประกอบต่างๆ ของอุปกรณ์วดั ความเร่ง จ�ำเป็ นต้ องใช้ เทคโนโลยีการผลิตโครงสร้ างจุลภาคด้ วยรังสี เอกซ์จากเครื่องก�ำเนิดแสงซินโครตรอน เพือ่ สร้ างก้ อนมวล และขนาดของสปริ งที่ใช้ ยดึ เหนี่ยวให้ ก้อนมวลเคลื่อนที่ได้ ตามระดับความเร่งทีต่ ้ องการ ทังนี ้ ้สามารถสร้ างเซนเซอร์ ที่ มีโครงสร้ างการท�ำงานทีม่ คี า่ ความเร่งจุดท�ำงานที่ 4.8 g 9.5 g และสามารถน�ำไปประยุกต์ใช้ เป็ นสวิตช์ความเร่งใน อุปกรณ์กนั กระแทกได้

นายนายศุภกิตติ์ พรหมวิกร และ ดร.นิมิต ชมนาวัง สาขาวิศวกรรมไฟฟ้า มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสรุ นารี

SLRI Research Compendium 2015

อุ ปกรณ์ประมวลค่าความชื้ นและอุ ณหภูมิส�ำหรับโรงเลี้ยงไก่-เป็ด

ชุดตรวจวัด อ่านคำ� และประเมินผล

เนือ่ งจากการใช้ งานเซ็นเซอร์ และความชื ้นอุณหภูมใิ น โรงเลี ้ยงไก่-เป็ ด นันมี ้ การสัมผัสกับฝุ่ นและความชื ้นตลอด เวลา จึงเป็ นสาเหตุให้ เกิดการช�ำรุดเสียหายและการอ่านค่า ความความชื ้นและอุณหภูมคิ ลาดเคลือ่ นจากความเป็ นจริง ประกอบกับตัวตรวจวัดความชื ้นทีใ่ ช้ ในโรงเรือนมีหลายแบบ จากผู้ผลิตทีแ่ ตกต่างกันไม่สามารถน�ำมาใช้ ทดแทนกันได้ อกี ทังยั ้ งมีราคาสูง ด้ วยเหตุนี ้คณะผู้วจิ ยั จากสถาบันวิจยั แสงซิน โครตรอน จึงได้ มแี นวคิดในการพัฒนาตัวตรวจวัดความชื ้นที่ สามารถใช้ งานทดแทนตัวทีช่ ำ� รุดเสียหายได้ ทกุ รุ่น ซึง่ จะช่วย ลดระยะเวลาในการซ่อมบ�ำรุงและไม่กระทบต่อกระบวนการ ผลิต โดยอุปกรณ์ตรวจวัดทีอ่ อกแบบมีโครงสร้ างการท�ำงาน ของชุดตรวจวัดดังรูปบน

การเลื อ กลั ก ษณะของสั ญ ญาณเอาท์ พุ ต ได้ ถู ก ออกแบบให้ เหมือนกับชุดตรวจวัดทั่วๆ ไปโดยใช้ สวิตซ์ 2 ตัว ท�ำหน้ าที่เป็ นตัวเลือกสัญญาณมีทงั ้ หมด 4 แบบ ซึ่ง ครอบคลุม ทัง้ หมดที่ มี ใ ช้ ใ นเครื่ อ งของบริ ษั ท ซี พี เ อฟ (ประเทศไทย) จ�ำกัด (มหาชน) โดยไมโครคอนโทรลเลอร์ จะอ่านค่าจากสวิตซ์และก�ำหนดค่าแรงดันเอาท์พตุ ให้ ตรง กับเอาท์พตุ แต่ละยี่ห้อที่เลือก จากการทดสอบการท�ำงาน ของอุปกรณ์ประมวลผลค่าความชื ้นทีพ่ ฒ ั นาขึ ้นทีไ่ ด้ ท�ำการ ทดสอบที่ ศูนย์ การเรี ยนรู้ สายธุรกิ จไก่-เป็ ด อ�ำเภอสีคิว้ จังหวัดนครราชสีมา ได้ ผลเป็ นที่น่าพอใจสามารถใช้ งาน ทดแทนเซ็นเซอร์ ได้ ทกุ แบบ และยังสามารถลดค่าใช้ จา่ ยใน การน�ำเข้ าเซ็นเซอร์ วดั ความชื ้นแบบเดิมได้ ถงึ 80%

นายวัชรพล ภุมรา และ ดร.รุ่งเรื อง พัฒนากุล สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน นายวรวิทย์ ศรี มะเริ ง บริ ษัทซีพีเอฟ (ประเทศไทย) จ�ำกัด (มหาชน)

SLRI Research Compendium 2015

อุ ปกรณ์วัดเชิ งแสงแบบพกพา อุปกรณ์ วัดเชิงแสงแบบพกพา เป็ นเครื่ องมื อวัดการ เปลี่ยนแปลงการส่องผ่านแสงในสารละลายที่มีความเข้ มข้ น ต่างกัน มีหลักการท�ำงานคล้ ายกับเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ ทีใ่ ช้ กนั ในห้ องปฏิบตั กิ ารทางวิทยาศาสตร์พื ้นฐาน โดยอุปกรณ์ วัดเชิงแสงแบบพกพาที่สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน พัฒนา ขึ ้น มีข้อดีคอื ราคาถูก กะทัดรัด และใช้ สารทีต่ ้ องการทดสอบ ปริมาณน้ อย นักวิทยาศาสตร์ ใช้ แสงซินโครตรอนในการสร้ าง ระบบของไหลจุลภาค ซึ่งเป็ นชิน้ ส่วนส�ำคัญในอุปกรณ์ ดงั กล่าว การพัฒนาอุปกรณ์วดั เชิงแสงแบบพกพานี ้เป็ นการตอบ โจทย์นวัตกรรมภายในประเทศ เพือ่ ประโยชน์ในการสนับสนุน การเรี ยนการสอน และสามารถพัฒนาต่อยอดเพื่อใช้ งาน ในภาคสนามได้ สถาบันได้ ย่ืนจดอนุสิทธิบตั ร เลขที่ค�ำขอ 1403001651

ดร.ณัฐธวัล ประมาณพล วัชรพล ภุมรา ดร.พัฒนพงศ์ จันทร์ พวง และ ดร.รุ่งเรื อง พัฒนากุล สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน

SLRI Research Compendium 2015

ชุ ดแสดงผลอักษรเบรลล์ 20 เซลล์

อักษรเบรลล์ (The Braille Code) เป็ นอักษรที่ถกู ประดิษฐ์ ขึน้ ส�ำหรั บผู้พิการทางสายตา ถูกพัฒนาขึน้ ใน ปี ค.ศ. 1921 โดยครูสอนคนตาบอดชาวฝรั่งเศสชือ่ หลุยส์ เบรลล์ (Louis Braille) อักษรเบรลล์มีลกั ษณะเป็ นจุดนูน เล็กๆ ใน 1 เซลล์ประกอบด้ วยจุด 6 จุด เรียงเป็ น 2 แถวใน แนวตัง้ ตัวอักษรแต่ละตัวถูกก�ำหนดให้ จดุ เรียงสลับกันไปมา จึงเป็ นเป็ นรหัสแทนอักษรปกติ แม้ ว่าปั จจุบนั ผู้พิการทางสายตาจะสามารถเข้ าถึง ข้ อมูลผ่านการอ่านอักษรเบรลล์บนกระดาษแล้ วก็ตาม แต่ การบันทึกอักษรเบรลล์บนกระดาษจะสิ ้นเปลืองพื ้นที่การ จัดเก็บ และจุดอักษรเบรลล์สามารถลางเลือนได้ งา่ ย อีกทัง้ กระดาษยังเสียหายจากสภาพแวดล้ อมทีไ่ ม่เหมาะสมได้ ด้วย และมีการเปลีย่ นรูปแบบการจัดเก็บเป็ นข้ อมูลอิเล็กทรอนิกส์ และเผยแพร่ ผ่านระบบอินเทอร์ เน็ต ส่งผลให้ การเข้ าถึง ข้ อมูลของผู้พกิ ารทางสายตาถูกจ�ำกัด เทคโนโลยีชว่ ยเหลือ ผู้พกิ าร (Assistive Technology) จึงเข้ ามามีบทบาทส�ำคัญ ในการช่วยเหลือให้ ผ้ พู กิ ารสามารถสือ่ สารกับข้ อมูลเหล่านี ้ ได้ มากขึ ้น โดยการสือ่ สารกับตัวอักษรที่ปรากฏบนหน้ าจอ คอมพิวเตอร์ จะถูกส่งผ่านมายังตัวแสดงผลอักษรเบรลล์ (Refreshable Braille Display) ทีส่ ามารถสร้ างและลบจุดนูน ผ่านการควบคุมด้ วยสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์และสามารถ แสดงผลได้ อย่างต่อเนือ่ ง

คณะนักวิทยาศาสตร์ จากระบบล�ำเลียงแสงที่ 6a สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน ได้ พฒ ั นาชุดแสดงผลอักษร เบรลล์ 20 เซลล์ (สามารถอ่านได้ ตอ่ เนือ่ ง 20 ตัวอักษร) จุด แสดงผลอักษรเบรลล์มขี นาดเล็ก สร้ างจากกระบวนการสร้ าง ชิ ้นส่วนจุลภาคด้ วยแสงซินโครตรอนหรือโฟโตลิโธกราฟี โดย ใน 1 เซลล์แสดงผลอักษรเบรลล์ประกอบด้ วยช่องทางออก แสดงผลอักษรเบรลล์ (80) จ�ำนวน 8 ช่อง เรียงเป็ นลักษณะ เมตริกซ์ขนาด 4 x 2 และเชือ่ มต่อกับคอมพิวเตอร์ เพือ่ แปลง อักษรปกติให้ เป็ นอักษรเบรลล์และปรากฏบนเครื่ องแสดง ผลอักษรเบรลล์ การทดสอบกับผู้พิการทางสายตาระดับ ชันประถมศึ ้ กษาปี ที่ 5 ถึงมัธยมศึกษาปี ที่ 6 ของโรงเรี ยน การศึกษาคนตาบอด จ.นครราชสีมา พบว่าการใช้ งานได้ ดี มีความถูกต้ องในการอ่านอยู่ที่ร้อยละ 95 ชุดแสดงผล อักษรเบรลล์ในท้ องตลาดทีเ่ ป็ นสินค้ าน�ำเข้ ามีราคาเครื่องละ 50,000 - 120,000 บาท หากผลิตในประเทศมากกว่า 2,000 เครื่อง จะมีต้นทุนผลิตเครื่องละประมาณ 20,000 บาท จะ ช่วยลดการน�ำเข้ าจากต่างประเทศได้ ถงึ 60-200 ล้ านบาท

ดร.รุ่งเรื อง พัฒนากุล และ นายวัชรพล ภุมรา สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน

SLRI Research Compendium 2015

ไข่มุกสีทองด้วยแสงซิ นโครตรอน ค้ นคว้ าวิจยั เพื่อเพิ่มมูลค่าให้ กบั อุตสาหกรรมอัญมณีไทย อย่างต่อเนือ่ ง เช่น การใช้ เทคนิคการดูดกลืนรังสีเอ็กซ์ศกึ ษา พลอยไพลิน การศึกษากระบวนการเปลีย่ นสีของทับทิม การ ท�ำความเข้ าใจองค์ประกอบทีม่ ผี ลต่อสีของโทแพซและการ หาธาตุที่เป็ นองค์ประกอบในกลไกการเปลี่ยนสีของไข่มกุ ด�ำเป็ นต้ นและจากการใช้ เทคนิคการดูดกลืนรังสีเอ็กซ์ศกึ ษา ไข่มกุ นัน้ น�ำไปสูก่ ารได้ องค์ความรู้ใหม่ในการสร้ างนวัตกรรม ไข่มกุ สีทอง ไข่มกุ สีทอง สร้ างขึน้ จากการฉายแสงซินโครตรอน เพือ่ เปลีย่ นจากไข่มกุ น� ้ำจืดทังจากธรรมชาติ ้ และไข่มกุ เลี ้ยง เปลี่ยนเป็ นสีทองเฉพาะที่โดดเด่นได้ อย่างมีประสิทธิภาพ เป็ นแห่งแรกและแห่งเดียวในโลก โดยไม่ไปบดบังหรือท�ำลาย คุณสมบัตทิ ดี่ อี นื่ ๆของไข่มกุ เช่นน� ้ำหนักความแวววาวและ กระบวนการนีไ้ ม่มีรังสีตกค้ าง จึงมั่นใจได้ ในด้ านความ ปลอดภัยสามารถเพิ่มมูลค่าของไข่มกุ น� ้ำจืดสีขาวที่ปกติ มีมลู ค่าต�่ำให้ มีมลู ค่าเพิ่มสูงขึ ้นได้ ผลงานนี ้ สถาบันฯ ได้ ยื่นขอรับสิทธิบตั ร “กระบวนการเปลี่ยนสีไข่มกุ ธรรมชาติ เป็ นสีทองด้ วยรังสีเอ็กซ์จากเครื่ องก�ำเนิดแสงซินโครตรอน คณะนักวิทยาศาสตร์ จากระบบล�ำเลียงแสงที่ 8 และผลิตภัณฑ์ไข่มกุ ที่ได้ จากกระบวนการดังกล่าว” เลขที่ สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอนร่วมมือกับ อาจารย์สรพงศ์ พงศ์ 1401004449 เมือ่ วันที่ 15 กรกฎาคม 2557 กระพันธุ์นกั วิจยั จากมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ได้ ท�ำการ ประเทศไทยนับเป็ นประเทศที่มีชื่อเสียงมานานใน เรื่ องของอัญมณี โดยเป็ นแหล่งส�ำคัญแห่งหนึง่ ของโลกที่มี อัญมณีหลากหลายชนิด เช่น ทับทิม ไพลิน บุษราคัม เพทาย โกเมน ไข่มกุ เป็ นต้ น ดังนันอุ ้ ตสาหกรรมการค้ าอัญมณีและ เครื่องประดับของไทยจึงได้ รบั การยกย่องทังในด้ ้ านคุณภาพ และราคาจากนานาประเทศทัว่ โลก ซึง่ สินค้ าอัญมณีและ เครื่ องประดับนับเป็ นสินค้ าส่งออกหมวดหนึง่ ของไทยที่ทำ� รายได้ สงู ให้ แก่ประเทศและยังคงมีแนวโน้ มที่เพิ่มมากขึ ้น ทุกๆ ปี

ดร.ณิรวัฒน์ ธรรมจักร และ ดร.วันทนา คล้ ายสุบรรณ สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน /อาจารย์สรพงศ์ พงศ์กระพันธุ์ มหาวิทยาลัย เกษตรศาสตร์

SLRI Research Compendium 2015

ไข่มุกพิมพ์ลายสีทอง

ประเทศไทยได้ ช่ื อว่าเป็ นศูนย์ กลางและเป็ นแหล่ง อัญมณีที่ส�ำคัญแห่งหนึ่งของโลกในกลุม่ ประเทศอาเซียน ไทยนับว่ามีมลู ค่าการส่งออกอัญมณีสงู เป็ นอันดับ 1 อยู่ ราว 11,625 ล้ านเหรียญสหรัฐฯ ตามมาด้ วย สิงคโปร์ และ เวียดนาม ตลาดส่งออกที่ส�ำคัญของไทย ได้ แก่ สวิตเซอร์ แลนด์ ฮ่องกง สหรัฐอเมริกา ออสเตรเลีย และเบลเยีย่ ม การ เพิ่มความเชื่อมัน่ ให้ แก่อญ ั มณีโดยการใช้ เลเซอร์ เขียนชื่อ หรื อสัญลักษณ์ลงบนผิวหน้ าของอัญมณีเพื่อเพิ่มมูลค่าใน กระบวนการผลิตของอุตสาหกรรมอัญมณีและเครื่องประดับ ตลอดจนใช้ ในการป้องกันการปลอมแปลงอัญมณี และ เครื่องประดับของประเทศ จึงเป็ นการส่งเสริมและสนับสนุน อุตสาหกรรมให้ เจริญเติบโตต่อไป

โครตรอน น�ำมาสูก่ ารคิดค้ นกระบวนการพิมพ์ลวดลายสีทอง ลงบนไข่มกุ น� ้ำจืดทีค่ วามละเอียดระดับไมโครเมตรได้ อย่างมี ประสิทธิภาพโดยอาศัยเทคนิคเอ็กซ์เรย์ลโิ ธกราฟี กล่าวคือ การฉายรังสีเอ็กซ์ผา่ นหน้ ากากบดบังทีอ่ อกแบบลวดลายที่ มีรายละเอียดระดับไมโครเมตร สามารถท�ำให้ เกิดลวดลาย สีทองคมชัดขนาดเล็กบนผิวไข่มกุ ได้ อย่างสวยงามการพิมพ์ ลายลงบนไข่มกุ สามารถออกแบบลวดลายได้ ตามทีต่ ้ องการ จึงเป็ นการสร้ างสรรค์ความงามอันเป็ นเอกลักษณ์มีความ วิจิตรประณีต เหมาะส�ำหรับการมอบเป็ นของขวัญพิเศษที่ ทรงคุณค่า แก่บคุ คลส�ำคัญหรือการพิมพ์เครื่องหมายการค้ า เพือ่ เพิม่ ความมัน่ ใจแก่ลกู ค้ าถึงคุณภาพของไข่มกุ ผลงานนี ้ สถาบันฯ ได้ ยนื่ ขอรับสิทธิบตั ร “กระบวนการพิมพ์ลวดลาย ลงบนไข่มกุ ด้ วยแสงซินโครตรอน” เลขที่ 1401005947 เมือ่ จากนวัต กรรมไข่ มุ ก สี ท อง วิ จั ย โดยคณะนั ก วันที่ 24 กันยายน 2557 วิทยาศาสตร์ จากระบบล�ำเลียงแสงที่ 8 สถาบันวิจยั แสงซิน ดร.ณิรวัฒน์ ธรรมจักร, ดร.วันทนา คล้ ายสุบรรณ และนางสาวชนาการต์ ชลสุข สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน

SLRI Research Compendium 2015

ศักยภาพการพัฒนาระดับสูงในอนาคต

Future Potential SLRI Research Compendium 2015

ศักยภาพการพัฒนาระดับสูงในอนาคต (Future Potential) เทคโนโลยีสเต็มเซลล์ในการรักษาโรคตับ การจ�ำแนกเซลล์กระดูกอ่อนที่พฒ ั นามาจากสเต็มเซลล์ การพัฒนาวัสดุตวั น�ำชนิดใหม่ที่มีคณ ุ สมบัตเิ หนือกว่าสารกึง่ ตัวน�ำซิลคิ อน การศึกษาการกระจายขนาดอนุภาคนาโนแม่เหล็ก ส�ำหรับการพัฒนาหน่วยความจ�ำความจุสงู การพัฒนาอนุภาคนาโนแม่เหล็กเพื่อใช้ เป็ นหน่วยความจ�ำความจุสงู การพัฒนาขั้วอิเล็กโทรดส�ำหรับสารกึ่งตัวน�ำพลาสติกจากอินเดียมทินออกไซด์

SLRI Research Compendium 2015

เทคโนโลยีสเต็มเซลล์ในการรักษาโรคตับ คณะนั ก วิ จั ย จากสถาบั น วิ จั ย แสงซิ น โครตรอน มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสรุ นารี และ Monash University (Thumanu et al., 2011) ได้ ทำ� การกระตุ้นเซลล์ต้นก�ำเนิด (Stem Cell) ให้ เปลีย่ นแปลงไปเป็ นเซลล์ตบั และทดสอบ จ�ำแนกเซลล์ตบั ที่ได้ โดยใช้ เทคนิค FTIR Microspectroscopy พบว่า เทคนิคนี ้ให้ ผลการคัดแยกเซลล์ได้ ดี โดยข้ อมูล เสปกตรัมจากกลุ่มของเซลล์ตบั ในระยะสุดท้ ายสามารถ จ�ำแนกออกจากสเปกตรัมของตัวอย่างเซลล์ในระยะอืน่ ๆ ได้ ในระดับความถูกต้ อง 96 % จากลักษณะเฉพาะตัวของ IR spectrum ของตัวอย่างเซลล์ตบั ระยะสุดท้ ายจะปรากฎขึ ้น มาอย่างชัดเจน อันเป็ นผลมาจากโปรตีนชนิดอัลบูมินที่สงู ขึ ้นเมือ่ เซลล์ตบั มีพฒ ั นาการทีส่ มบูรณ์

ปั จ จุบัน การรั ก ษาผู้ป่ วยโรคตับ ที่ ไ ม่ต อบสนองต่อ การรั กษาทางยา สามารถท� ำการรั กษาได้ โดยการปลูก ถ่ายตับ อย่างไรก็ ตามยังมี รายงานถึงผลข้ างเคียงและ ภาวะแทรกซ้ อนที่เกิดขึ ้นหลังจากการเปลี่ยนถ่ายตับเช่น ภาวะการต้ านตับ นอกจากนันยั ้ งพบปั ญหาการขาดแคลน อวัยวะจากผู้บริ จาค ซึ่งไม่เพียงพอต่อความต้ องการของ ผู้ป่วย การประยุกต์ใช้ เทคโนโลยีสเต็มเซลล์เพื่อรักษาโรค ตับเป็ นอีกหนึง่ ทางเลือกในการรักษาทีม่ ปี ระสิทธิภาพ อีกทัง้ ลดภาวะแทรกซ้ อนจากการรักษาทีเ่ กิดขึ ้นได้ อกี ด้ วย

นอกจากนี เ้ ทคนิ ค FTIR Microspectroscopy ยังใช้ เวลาในการตรวจวิเคราะห์สนั ้ และมีขนตอนการเตรี ั้ ยม ตัวอย่างทีไ่ ม่ยงุ่ ยาก ตัวอย่างไม่จำ� เป็ นต้ องผ่านกระบวนการ การใช้ สารเคมีใด ๆ และผลที่ได้ จะสามารถเชื่อมโยงไปสู่ ประยุกต์ใช้ ในการสร้ างฐานข้ อมูลการตรวจ จัดจ�ำแนกเซลล์ ตับที่ถกู ต้ องและสมบูรณ์จากเซลล์ตงต้ ั ้ นได้ ดังนันเทคนิ ้ ค FTIR Microspectroscopy จึงเป็ นอีกหนึ่งทางเลือกของ เครื่ องมือวิเคราะห์ เพื่อตรวจชี ้หรื อติดตามระยะการเจริ ญ และพัฒนาการของเซลล์ที่มีการเปลี่ยนแปลงไปเป็ นเซลล์ เป้าหมายได้ อย่างรวดเร็ว และสามารถช่วยลดข้ อจ�ำกัดใน ของการวิเคราะห์ทางชีวโมเลกุลซึง่ มีคา่ ใช้ จา่ ยสูง

Thumanu, K., W. Tanthanuch, D. Ye, A. Sangmalee, C. Lorthongpanich, R. Parnpai, and P. Heraud. 2011. Spectroscopic signature of mouse embryonic stem cell “derived hepatocytes using synchrotron Fourier transform infrared microspectroscopy. Journal of Biomedical Optics 16:057005-057008.

SLRI Research Compendium 2015

การจ�ำแนกเซลล์กระดูกอ่อนที่พัฒนามาจากสเต็มเซลล์ นิยมอย่างแพร่หลาย ทีใ่ ช้ ในการวิเคราะห์ชนิดของสารจาก หลักการการดูดกลืนแสงอินฟราเรด สารแต่ละชนิดกันจะมี รูปแบบการดูดกลืนแสงทีแ่ ตกต่างกัน การศึกษารูปแบบการ ดูดกลืนแสงอินฟราเรดนี ้จะเปรี ยบเสมือนการเปรี ยบเทียบ ลักษณะลายนิ ้วมือของคน

ปั จจุบนั โรคเกี่ ยวกับความผิดปกติของข้ อต่อที่มัก พบในผู้ป่วยวัยกลางคน และวัยสูงอายุเช่นโรคข้ อกระดูก เสือ่ มนัน้ สามารถรักษาได้ ด้วยเทคโนโลยีสเต็มเซลล์ (Stem Cell) โดยใช้ การปลูกถ่ายกระดูกอ่อนใหม่ ทีเ่ จริญจากเซลล์ ต้ นก� ำเนิ ด แทนที่ เซลล์ กระดูกอ่อนเก่าที่ เสื่อมสภาพไป ขันตอนที ้ ่ส�ำคัญส�ำหรับการรักษาโรคด้ วยเทคโนโลยีสเต็ม เซลล์ คือ จะต้ องทราบว่าสเต็มเซลล์มีการเปลีย่ นแปลงไป เป็ นเซลล์เป้าหมายได้ จริง ในปั จจุบนั การตรวจจ�ำแนกเซลล์ ต้ นก�ำเนิดนันค่ ้ อนข้ างยุง่ ยาก และมีคา่ ใช้ จา่ ยสูง ซึง่ วิธีทนี่ ยิ ม ใช้ ในการตรวจจ�ำแนก คือการใช้ เทคโนโลยีดเี อ็นเอ เพือ่ ตรวจ หาการแสดงออกของยีนทีพ่ บเฉพาะเซลล์กระดูกอ่อน (ยีนที่ ควบคุมการสร้ างโปรตีนชนิด คอลลาเจน และสารประกอบ ระหว่างโปรตีนกับคาร์ โบไฮเดรตที่เรี ยกว่า Aggrecan ซึง่ เป็ นสารที่พบเป็ นองค์ประกอบในเซลล์กระดูกอ่อน) วิธีดงั กล่าวต้ องการใช้ “สารติดตาม” (Marker) ส�ำหรับตรวจสอบ ยีนชนิดนันๆ ้ โดยทีส่ ารติดตามส�ำหรับยีนแต่ละชนิดมีราคา ค่อนข้ างสูง เทคนิคอินฟราเรดสเปกโตรสโกปี เป็ นเทคนิคที่

สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน ร่วมกับนักวิจยั จาก คณะ เทคนิคการแพทย์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น และมหาวิทยาลัย Monash ประเทศออสเตรเลีย(Chonanant et al., 2011) พัฒนาเทคนิคการเลี ้ยงสเต็มเซลล์ชนิดมีเซนไคมอล ซึง่ เป็ น เซลล์ต้นก�ำเนิดที่แยกได้ จากเซลล์หลายๆ ชนิดในร่างกาย อาทิ ไขกระดูก เม็ดเลือด และฟั น เป็ นต้ น และท�ำการเหนีย่ ว น�ำให้ เกิดเป็ นเซลล์เป้าหมายตามที่ต้องการ รวมถึงการ ประยุกต์ใช้ เทคนิค Infrared Spectroscopy and Imaging ณ ห้ องปฏิบตั กิ ารแสงสยาม เพือ่ ตรวจจ�ำแนกการเหนีย่ วน�ำ สเต็มเซลล์กลายเป็ นเซลล์กระดูกอ่อน โดยจากผลการวิจยั พบว่า สามารถจ�ำแนกเซลล์ต้นก�ำเนิดที่ไม่มีการเหนี่ยวน�ำ ออกจากเซลล์ต้นก�ำเนิดที่ถกู เหนี่ยวน�ำ ให้ กลายเป็ นเซลล์ กระดูกอ่อนในระยะต่างๆ เช่น ระยะเริ่ มต้ น (7 วัน) ระยะ กลาง (14 วัน) และระยะสุดท้ าย (21 วัน) ได้ เป็ นอย่างดี ผล ทีไ่ ด้ จากงานวิจยั นี ้น�ำไปสูก่ ารพัฒนาวิธีการเพาะเลี ้ยงเซลล์ และการติดตามการเปลี่ยนแปลงสเต็มเซลล์ไปเป็ นเซลล์ เป้าหมาย ที่ประหยัดทังต้ ้ นทุนและเวลา อีกทังสามารถน� ้ ำ ไปใช้ ได้ จริงในห้ องปฏิบตั กิ ารส�ำหรับการเพาะเลี ้ยงและเหนี่ ยวน�ำสเต็มเซลล์ไปเป็ นเซลล์เป้าหมายชนิดอืน่ ๆ ต่อไป

Chonanant, C., N. Jearanaikoon, C. Leelayuwat, T. Limpaiboon, M. J. Tobin, P. Jearanaikoon, and P. Heraud. 2011. Characterisation of chondrogenic differentiation of human mesenchymal stem cells using synchrotron FTIR microspectroscopy. Analyst 136:2542-2551.

SLRI Research Compendium 2015

การพัฒนาวัสดุตัวน�ำชนิดใหม่ท่ีมีคุณสมบัติเหนือกว่าสารกึ่งตัวน�ำซิ ลิคอน ปั จจุบนั เทคโนโลยีอปุ กรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ล้วนแล้ ว แต่ใช่ประโยชน์จากวัสดุกงึ่ ตัวน�ำโดยเฉพาะซิลคิ อน อย่างไร ก็ตามขีดความสามารถของอุปกรณ์จากสารกึง่ ตัวน�ำเหล่านี ้ ดูเหมือนว่าได้ มกี ารพัฒนาความสามารถ เช่น ความเร็วในการ ท�ำงานมาถึงข้ อจ�ำกัดของสารเหล่านี ้แล้ ว เพือ่ ทีจ่ ะก้ าวข้ ามข้ อ จ�ำกัดเหล่านี ้ได้

(a) ภาพแสดงชันอิ ้ เล็กตรอนในขณะที่ยงั ไม่มีการเกิดขึ ้นของชันอิ ้ เล็กตรอน สองมิติ โดยมีการกระจายตัวเมื่อมองเฉพาะในระดับพลังงานเฟอมิ ได้ ดงั รูป (c) (b) การจัดเรี ยงตัวของชันอิ ้ เล็กตรอนใหม่ เผยให้ เห็นถึงการ ก่อตัวของชันอิ ้ เล็กตรอนสองมิตใิ นเส้ นที่ 3 และ 4 โดยมีการกระจายตัวเมื่อ มองเฉพาะในระดับพลังงานเฟอมิ ได้ ดงั รูป (d)

นักวิทยาศาสตร์ จากสถาบันวิจัยชัน้ น� ำ อาทิเช่น Lawrence Berkeley National Laboratory, สหรัฐอเมริกา มหาวิ ท ยาลัย โตเกี ย ว ประเทศญี่ ปุ่ น และมหาวิ ท ยาลัย เทคโนโลยีสรุ นารี (King et al., 2012) ได้ ร่วมกันศึกษาวัสดุ ใหม่ซึ่งเป็ นออกไซด์ของธาตุโลหะทรานซิชนั่ ที่เมื่อน�ำธาตุ เหล่านีต้ ่างชนิดกันมาประกบกัน เช่น โพแทสเซียม และ ออกไซด์ของแทนทาลัม กลับพบการเกิดชันอิ ้ เล็กตรอนบางๆ ที่รอยต่อระหว่างผิวอันเป็ นการค้ นพบที่ส�ำคัญยิ่ง เนื่องมา จากชันอิ ้ เล็กตรอนบางๆนี ้ สามารถเคลือ่ นทีไ่ ด้ ด้วยความเร็ว ทีส่ งู กว่าความเร็วของอิเล็กตรอนทีเ่ คลือ่ นทีใ่ นอุปกรณ์สารกึง่ ตัวน�ำ ยิง่ ไปกว่านันแล้ ้ ว แสงซินโครตรอนนอกจากใช้ วเิ คราะห์ คุณสมบัตติ า่ งๆของชันอิ ้ เล็กตรอนบางๆเหล่านี ้ได้ ยังสามารถ เหนีย่ วน�ำ หรือควบคุมการเกิดชันอิ ้ เล็กตรอนเหล่านี ้ได้ อกี ด้ วย ซึง่ อาจน�ำไปสูก่ ารออกแบบอุปกรณ์อเิ ล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ทมี่ ี ความเร็วแซงหน้ าอุปกรณ์อเิ ล็กทรอนิกส์จากสารกึง่ ตัวน�ำทีใ่ ช้ กันอย่างแพร่หลายในปั จจุบนั ได้ ในอนาคตอันใกล้ นี ้

King,P.D.C., He,R.H., Eknapakul,T., Buaphet,P., Mo,S.K., Kaneko,Y., Harashima,S., Hikita,Y., Bahramy,M.S., Bell,C., Hussain,Z., Tokura,Y., Shen,Z.X., Hwang,H.Y., Baumberger,F., and Meevasana,W. (2012). Subband Structure of a TwoDimensional Electron Gas Formed at the Polar Surface of the Strong Spin-Orbit Perovskite KTaO3. Phys. Rev. Lett. 108, 117602 SLRI Research Compendium 2015

การศึกษาการกระจายขนาดอนุภาคนาโนแม่เหล็ก ส�ำหรับการพัฒนา หน่วยความจ�ำความจุ สูง

(ซ้าย) ภาพถ่ายอนุภาคนาโนแม่เหล็กจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและ (ขวา) การกระจายตัวของขนาดรัศมีของอนุภาคนาโนแม่เหล็ก โดยที่ค่าเฉลี่ยที่ 1.7 นาโนเมตร

จานบันทึกข้ อมูลแบบแข็ง หรื อฮาร์ ดดิสก์ นัน้ เป็ น อุปกรณ์เก็บข้ อมูลหลักของเครื่ องคอมพิวเตอร์ ในปั จจุบนั ฮาร์ ดดิสก์เป็ นแผ่นโลหะเคลือบฟิ ล์มบางของสารแม่เหล็ก หน่วยความจ�ำแต่ละหน่วยบนฮาร์ ดดิสก์สร้ างขึ ้นโดยการ เหนี่ยวน�ำสนามแม่เหล็กในบริเวณเล็กๆ ของฟิ ล์มบางนี ้ซึง่ เรี ยกว่าโดเมนแม่เหล็ก ดังนัน้ ความจุของหน่วยความจ�ำ ฮาร์ ดดิสก์จงึ ขึ ้นอยูก่ บั ขนาดของโดเมนแม่เหล็กนี ้ ยิง่ ขนาด โดเมนนีเ้ ล็กลงได้ เท่าใด ยิ่งจะท�ำให้ ฮาร์ ดดิสก์ มีขนาดที่ เล็กลงและมีความจุของหน่วยความจ�ำที่มากยิ่งขึ ้น โดย ปกติแล้ ว ฮาร์ ดดิสก์ในปั จจุบนั มีขนาดโดเมนทีว่ า่ นี ้ในเรือน ของไมครอน ซึง่ มาถึงขีดจ�ำกัดของการพัฒนาความจุของ ฮาร์ ดดิสก์ในปั จจุบนั อนุภาคนาโนของสารแม่เหล็กเป็ นอีกทางเลือกหนึง่ ของการลดขนาดโดเมนแม่เหล็กเพื่อเพิ่มความจุของหน่วย ความจ�ำของคอมพิวเตอร์ เนื่องจากอนุภาคแม่เหล็กเหล่า นี ้มีขนาดเล็กลงไปได้ ถึงในระดับของนาโนเมตร (หนึ่งใน พันเท่าของขนาดโดเมนแม่เหล็กเดิม) อย่างไรก็ตามความ ท้ าทายในการสร้ างเทคโนโลยีใหม่นี ้อยูท่ ี่ความสามารถใน การสังเคราะห์อนุภาคนาโนให้ ได้ ขนาดเล็กและสม�่ำเสมอ เป็ นจ�ำนวนมากๆ และสามารถก�ำหนดขนาดของอนุภาคได้

ตามต้ องการอย่างสม�่ำเสมอทุกครัง้ เนื่องจากการพัฒนา เทคโนโลยีนี ้ ขันตอนหนึ ้ ง่ ทีม่ คี วามส�ำคัญคือการตรวจสอบ ขนาดของอนุภาคนาโนทีส่ งั เคราะห์ขึ ้นมาได้ ซึง่ เทคนิคการก ระเจิงรังสีเอกซ์ เป็ นอีกหนึง่ เทคนิคที่มีประสิทธิภาพในการ ตรวจวัดขนาด และการกระจายขนาดอนุภาคในระดับนาโน เมตร ที ม นัก วิ จัย จากหน่ ว ยวิ จัย เทคโนโลยี โ มเลกุ ล มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์ น�ำโดย รศ. ดร. ชิตณรงค์ สิริสถิตย์ กุล ได้ ทำ� การสังเคราะห์อนุภาคนาโนแม่เหล็กประเภทเหล็ก แพลตตินมั ซึง่ เป็ นสารทีม่ ศี กั ยภาพในการพัฒนาเป็ นหน่วย ความจ�ำความจุสงู และใช้ เทคนิคการกระเจิงรังสีเอกซ์ด้วย แสงซินโครตรอน ณ ระบบล�ำเลียงแสงที่ 2.2 (เดิม) ของ สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอนเพือ่ วิเคราะห์หาขนาดและการก ระจายตัวของขนาดอนุภาคนาโนแม่เหล็กทีส่ งั เคราะห์ขึ ้นมา ได้ นี ้ พบว่าอนุภาคทีส่ งั เคราะห์ขึ ้นมาได้ นี ้มีขนาดรัศมีเฉลีย่ ที่ 1.7 นาโนเมตร โดยมีการกระจายตัวของอนุภาคทีร่ ัศมีนี ้ ประมาณ 40 % โดยคาดว่าในอนาคตงานวิจยั นี ้จะสามารถ สร้ างอนุภาคนาโนแม่เหล็กทีม่ ขี นาดตามความต้ องการและ มีความสม�ำ่ เสมอสูงได้ ตอ่ ไป

รศ. ดร. ชิตณรงค์ สิริสถิตย์กุล หน่วยวิจัยเทคโนโลยีโมเลกุล มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์

SLRI Research Compendium 2015

การพัฒนาอนุภาคนาโนแม่เหล็กเพื่อใช้เป็นหน่วยความจ�ำความจุ สูง

การเตรียมสังเคราะห์อนุภาคนาโนแม่เหล็ก FePt ด้ วยวิธี Modified Polyol Process

จานบันทึกข้ อมูลแบบแข็ง หรื อฮาร์ ดดิสก์ นัน้ เป็ น อุปกรณ์เก็บข้ อมูลหลักของเครื่ องคอมพิวเตอร์ การพัฒนา ความจุของฮาร์ ดดิสก์นนั ้ ปั จจุบนั มีแนวคิดที่จะเก็บหน่วย ความจ�ำแต่ละหน่วยไว้ ด้วยอนุภาคนาโนแม่เหล็ก โดยท�ำให้ อนุภาคนาโนแม่เหล็กดังกล่าวมีการจัดเรี ยงตัวกันเป็ นรู ป แบบ (Patterned Media) อนุภาคนาโนของสารแม่เหล็กเป็ นอีกทางเลือกหนึง่ ของการเพิ่มความจุของหน่วยความจ�ำของคอมพิวเตอร์

อย่างไรก็ตามปั ญหาที่ตามมาก็คือ เมื่ออนุภาคนาโนแม่ เหล็กเหล่านี ้ถูกสร้ างให้ ลดขนาดลงจนอยูใ่ นระดับสิบนาโน เมตร อนุภาคเหล่านี ก้ ็จะสูญเสียคุณสมบัติแม่เหล็กไป อนุภาคเหล็กแพลตตินมั (FePt) จึงเป็ นทีส่ นใจเนือ่ งมาจาก อนุภาคนาโน FePt ยังสามารถคงคุณสมบัตเิ ชิงแม่เหล็กได้ แม้ วา่ ขนาดอนุภาคจะลดลงไปจนถึงระดับสิบนาโนเมตร ใน กระบวนการสังเคราะห์อนุภาคนาโนแม่เหล็กดังกล่าวด้ วย วิธีดงเดิ ั ้ ม มีปัญหาที่พบคือการควบคุมประมาณสัดส่วน ระหว่างเหล็กและแพลตตินมั อีกทังกระบวนการสั ้ งเคราะห์ ยังมีความเป็ นพิษสูง คณะผู้วจิ ยั (Chokprasombat et al., 2012) จึงได้ ใช้ วิธีสงั เคราะห์อีกวิธีหนึ่งคือ วิธี Modified polyol process ซึง่ กระบวนการสังเคราะห์นี ้เป็ นมิตรต่อสิง่ แวดล้ อมมากกว่า อนุภาคนาโนแม่เหล็กทีส่ งั เคราะห์ได้ ได้ ถูกน�ำมาวิเคราะห์โครงสร้ างระดับอะตอมด้ วยเทคนิคการ วิเคราะห์สเปกตรัมการดูดกลืนรังสีเอกซ์ (X-ray Absorption Spectroscopy, XAS) ณ สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) ผลการวิเคราะห์ทไ่ี ด้ น�ำไปสูค่ วามเข้ าใจ กระบวนการเกิดอนุภาคนาโนแม่เหล็ก FePt เพื่อสามารถ ควบคุมสัดส่วนของเหล็กและแพลตตินมั ได้ ตอ่ ไป

Chokprasombat,K., Sirisathitkul,C., Harding,P., Chandarak,S., and Yimnirun,R. (2012). Synchrotron X-Ray Absorption Spectroscopy Study of Self-Assembled Nanoparticles Synthesized from Fe(acac)3 and Pt(acac)2. Journal of Nanomaterials 2012.

SLRI Research Compendium 2015

การพัฒนาขัว้ อิเล็กโทรดส�ำหรับสารกึ่งตัวน�ำพลาสติกจากอินเดียมทินออกไซด์ um-doped Tin Oxide (ITO) แต่อย่างไรก็ตามค่าพลังงาน การปลดปล่อยอิเล็กตรอนของ ITO ที่ 4.7 อิเล็กตรอนโวลต์ ก็ยงั ต�ำ่ กว่าค่าทีค่ วรจะเป็ น (5.7-6.3อิเล็กตรอนโวลต์) เพือ่ การน�ำมาประกอบเป็ นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จากโมเลกุล สารอินทรีย์ทมี่ ปี ระสิทธิภาพสูงได้

รู ปตัวอย่างไดโอดเปล่งแสงที่ท�ำจากอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์จาก โมเลกุลสารอินทรีย์

ใ น ปั จ จุ บั น ทิ ศ ท า ง ข อ ง ก า ร พั ฒ น า อุ ป ก ร ณ์ อิ เ ล็ ก ทรอนิ ก ส์ เริ่ มหั น มาสู่ ก ารประดิ ษ ฐ์ อุ ป กรณ์ อิเล็กทรอนิกส์จากโมเลกุลสารอินทรีย์ (Organic Molecule) เช่นสารจ�ำพวกพลาสติก เนือ่ งมาจากต้ นทุนการผลิตทีค่ อ่ น ข้ างต�ำ่ ง่ายต่อการผลิต เมือ่ ผลิตออกมาแล้ วจะได้ อปุ กรณ์ ทีส่ ามารถโค้ งงอได้ ทังยั ้ งเป็ นมิตรกับสิง่ แวดล้ อมอีกด้ วย ใน การประดิษฐ์ อปุ กรณ์อิเล็กทรอนิกส์เหล่านี ้ ส่วนประกอบ หลักทีส่ ำ� คัญส่วนหนึง่ คือ ขัวไฟฟ ้ ้ า (Electrode) ซึง่ จะต้ อง ถูกออกแบบให้ มีค่าพลังงานการปลดปล่อยอิเล็กตรอน (Work Function) ให้ สอดคล้ องกับส่วนอื่นๆของอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์จากโมเลกุลสารอินทรีย์เหล่านี ้ หนึง่ ในสารที่ นิยมน�ำมาท�ำเป็ นขัวไฟฟ ้ ้ า ได้ แก่ ฟิ ล์มโปร่งแสงของ Indi-

กลุ่มนักวิจยั จากมหาวิทยาลัยมาลายา ประเทศ มาเลเซีย น�ำโดย ดร. โทมัส วิทเชอร์ ได้ ท�ำการปรับปรุงค่า พลังงานการปลดปล่อยอิเล็กตรอนนี ้ โดยได้ เจือสารเคมี บางอย่างลงบนพื ้นผิวของ ITO แล้ วท�ำการวิเคราะห์องค์ ประกอบที่เปลี่ยนไปของตัวอย่างด้ วยเทคนิคการวิเคราะห์ สเปกตรั ม ของการปลดปล่ อ ยอิ เ ล็ ก ตรอนจากการกระ ตุ้นด้ วยแสงซินโครตรอนย่านรังสีเอกซ์ (Photoemission Electron Spectroscopy, PES) ณ ระบบล�ำเลียงแสงที่ 3.2Ua สถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน เทียบกับค่าพลังงาน การปลดปล่อยอิเล็กตรอนทีเ่ ปลีย่ นไป พบว่าสารเคมีจำ� พวก CsF ทีเ่ จือลงบนพื ้นผิวของ ITO ทีค่ วามเข้ มข้ นต่างๆกัน ส่ง ผลให้ เกิดการจัดเรียงอิเล็กตรอนบนผิวทีแ่ ตกต่างกัน ท�ำให้ ขัว้ ไฟฟ้าที่ได้ มีค่าค่าพลังงานการปลดปล่อยอิเล็กตรอน ทีต่ า่ งกันได้ งานวิจยั ชิ ้นนี ้แสดงให้ เห็นว่านักวิจยั สามารถทีจ่ ะ ปรับปรุงค่าพลังงานการปลดปล่อยอิเล็กตรอนของขัวไฟฟ ้ ้า ในอุปกรณ์อเิ ล็กทรอนิกส์จากโมเลกุลสารอินทรี ย์เหล่านี ้ได้ เพื่อให้ ได้ ซงึ่ อุปกรณ์อเิ ล็กทรอนิกส์จากโมเลกุลสารอินทรี ย์ ทีม่ ปี ระสิทธิภาพสูงสุด

Dr. Thomas Whitcher, Dr. Woon Kai Lin ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยมาลายา ประเทศมาเลเซีย.

SLRI Research Compendium 2015

เอกสารอ้างอิง 1. Pengthaisong,S., Withers,S.G., Kuaprasert,B., Svasti,J., and Ketudat Cairns,J.R. (2012). The role of the oligosaccharide binding cleft of rice BGlu1 in hydrolysis of cellooligosaccharides and in their synthesis by rice BGlu1 glycosynthase. Protein Sci. 21, 362-372. 2. Pengthaisong,S., Chen,C.F., Withers,S.G., Kuaprasert,B., and Ketudat Cairns,J.R. (2012). Rice BGlu1 glycosynthase and wild type transglycosylation activities distinguished by cyclophellitol inhibition. Carbohydrate Research 325, 51-59. 3. Thumanu,K., Sangrajrang,S., Khuhaprema,T., Kalalak,A., Tanthanuch,W., Pongpiachan,S., and Heraud,P. (2014). Diagnosis of liver cancer from blood sera using FTIR microspectroscopy: a preliminary study. J. Biophoton. 7, 222-231. 4. Machana,S., Weerapreeyakul,N., Barusrux,S., Thumanu,K., and Tanthanuch,W. (2012). Synergistic anticancer effect of the extracts from Polyalthia evecta caused apoptosis in human hepatoma (HepG2) cells. Asian Pacific Journal of Tropical Biomedicine 2, 589-596. 5. Hirun,N., Rugmai,S., Sangfai,T., and Tantishaiyakul,V. (2012). SAXS and ATR-FTIR studies on EBT-TSX mixtures in their sol-gel phases. International Journal of Biological Macromolecules 51, 423-430. 6. Eumkeb,G., Siriwong,S., and Thumanu,K. (2012). Synergistic activity of luteolin and amoxicillin combination against amoxicillin-resistant Escherichia coli and mode of action. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 117, 247-253. 7. Siritapetawee, Jaruwan, Pattanasiriwisawa, Wanwisa, and iritapetawee, Unchalee. Trace element analysis of hairs in patients with dementia. Journal of Synchrotron Radiation 17[Part 2], 268-272. 2010. 8. Sompong,M., Thumanu,K., Prakhongka,I., Burapatpong,B., Athinuwat,D., Prayhuangwong,S., and Buensanteai,N. (2015). Infrared spectroscopy: Methods for investigating cellular components of phytopathogenic fungi response to temperature stress. African Journal of Microbiology Research 7, 4331-4337. 9. Pattanasiriwisawa,W., Sirinupong,N., Suwanmanee,P., Daengkanit,C., and Siritapetawee,J. (2009). An attempt to analyze the bark disease in Havea brasiliensis using X-ray absorption near-edge spectroscopy. Journal of Synchrotron Radiation 16, 622-627. 10. T-Thienprasert,J., Nukeaw,J., Sungthong,A., Porntheeraphat,S., Singkarat,S., Onkaw,D., Rujirawat,S., and Limpijumnong,S. (2008). Local structure of indium oxynitride from x-ray absorption spectroscopy. Applied Physics Letters 93, 051903. 11. Sutapun,W., Suppakarn,N., and Ruksakulpiwat,Y. (2015). Study of Characteristic of Vetiver Fiber Before and after Alkaline Treatment. Advanced Materials Researc 123 - 125, 1191.

SLRI Research Compendium 2015

12. Klysubun,W., Ravel,B., Klysubun,P., Sombunchoo,P., and Deenan,W. (2013). Characterization of yellow and colorless decorative glasses from the Temple of the Emerald Buddha, Bangkok, Thailand. Appl. Phys. A 111, 775-782. 13. Dhanmanonda,W., Won-in,K., Tancharakorn,S., Tantanuch,W., Thongleurm,C., Kamwanna,C., and Darling,J.A. (2012). Characterization of enameled glass excavated from Laem Pho, southern Thailand. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 37, 012014. 14. Klysubun,W., Thongkam,Y., Pongkrapan,S., Won-in,K., Thienprasert,J., and Dararutana,P. (2011). XAS study on copper red in ancient glass beads from Thailand. Anal Bioanal Chem 399, 3033-3040. 15. Ewecharoen,A., Thiravetyan,P., and Nakbanpote,W. (2008). Comparison of nickel adsorption from electroplating rinse water by coir pith and modified coir pith. Chemical Engineering Journal 137, 181-188. 16. Mongkhonsin,B., Nakbanpote,W., Nakai,I., Hokura,A., and Jearanaikoon,N. (2011). Distribution and speciation of chromium accumulated in Gynura pseudochina (L.) DC. Environmental and Experimental Botany 74, 56-64. 17. Boonurapeepinyo,S., Jearanaikoon,N., and Sakkayawong,N. (2011). Reactive Red (RR141) Solution Adsorption by Nanochitin Particle via XAS and ATR-FTIR Techniques. International Transaction Journal of Engineering, Management, &amp; Applied Sciences &amp; Technologies 2, 461-470. 18. Thumanu,K., Tanthanuch,W., Ye,D., Sangmalee,A., Lorthongpanich,C., Parnpai,R., and Heraud,P. (2011). Spectroscopic signature of mouse embryonic stem cell “derived hepatocytes using synchrotron Fourier transform infrared microspectroscopy. Journal of Biomedical Optics 16, 057005-057008. 19. Chonanant,C., Jearanaikoon,N., Leelayuwat,C., Limpaiboon,T., Tobin,M.J., Jearanaikoon,P., and Heraud,P. (2011). Characterisation of chondrogenic differentiation of human mesenchymal stem cells using synchrotron FTIR microspectroscopy. Analyst 136, 2542-2551. 20. King,P.D.C., He,R.H., Eknapakul,T., Buaphet,P., Mo,S.K., Kaneko,Y., Harashima,S., Hikita,Y., Bahramy,M.S., Bell,C., Hussain,Z., Tokura,Y., Shen,Z.X., Hwang,H.Y., Baumberger,F., and Meevasana,W. (2012). Subband Structure of a Two-Dimensional Electron Gas Formed at the Polar Surface of the Strong Spin-Orbit Perovskite KTaO3. Phys. Rev. Lett. 108, 117602. 21. Chokprasombat,K., Sirisathitkul,C., Harding,P., Chandarak,S., and Yimnirun,R. (2012). Synchrotron X-Ray Absorption Spectroscopy Study of Self-Assembled Nanoparticles Synthesized from Fe(acac)3 and Pt(acac)2. Journal of Nanomaterials 2012.

SLRI Research Compendium 2015

กิตติกรรมประกาศ ที่ปรึกษา

ศ.น.ท.ดร.สราวุฒิ สุจิตจร ผู้อ�ำนวยการสถาบันวิจยั แสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน)

คณะท�ำงาน

ดร.สมชาย ตันชรากรณ์ ดร.วุฒิไกร บุษยาพร ดร.วราภรณ์ ตัณฑะนุช ดร.บัวบาล กัวประเสริ ฐ นางสาวศศิพนั ธุ์ ไตรทาน นางสาวกุลธิดา ทิพยาภรณ์ นายเทวฤทธิ์ พันธุ์เพียร

บรรณาธิการ

ดร.สมชาย ตันชรากรณ์

ขอขอบคุณ

ดร.แพร จิรวัฒน์กลุ ดร.จิตริ น ชัยประภา ดร.รุ่งเรื อง พัฒนกุล ดร.วันวิสา ลิ ้มพิรัตน์ ดร.ณัฐธวัล ประมาณพล

ศิลปกรรม

นายเทวฤทธิ์ พันธุ์เพียร นายวีระพันธ์ มาจันทึก

SLRI Research Compendium 2015

SLRI

Research Compendium 2015