Kajornsak, our research group director, has been ranked among the top 2% of scientists worldwide in the area of physical chemistry. The list was compiled by Stanford University. Reference: Ioannidis, John P.A. (2022), “September 2022 data-update for “Updated science-wide author…
พันธะเคมี ว่าง่ายๆ ก็คือแรงที่เชื่อมต่ออะตอมต่างๆ เข้าด้วยกันให้เกิดเป็นโมเลกุลที่มีคุณสมบัติหลากหลาย การสร้างพันธะเคมี จึงเป็นเครื่องมือสำคัญที่นักเคมีใช้ในการสังเคราะห์สารเคมีต่างๆ ที่ใช้ประโยชน์ได้ในชีวิตประจำวัน ตัวอย่างเช่น กาวตราช้าง ที่ตอนอยู่ในหลอดเป็นของเหลวใส แต่เมื่อเราบีบมันออกมาจากหลอดเนื้อกาวก็จะเกิดปฏิกิริยากับความชื้นในอากาศ เกิดการสร้างพันธะเป็นสายโซ่โพลิเมอร์ที่สามารถเชื่อมต่อวัตถุสองชนิดเข้าด้วยกันได้อย่างแน่นหนา หรือยารักษาโรคทั้งหลาย ก็ล้วนเกิดจากการนำโมเลกุลย่อยๆ มาเชื่อมต่อกันด้วยพันธะเคมี เพื่อให้มีโครงสร้างที่สามารถจับกับ receptor ในสิ่งมีชีวิต และรักษาโรคได้ สารเคมีหลายชนิดที่เราใช้ในชีวิตประจำวันนั้นมีโครงสร้างซับซ้อน ต้องผ่านกระบวนการสร้างพันธะหลายขั้นตอน การสังเคราะห์สารเหล่านี้ให้มีต้นทุนต่ำ จึงต้องอาศัยการออกแบบปฏิกิริยาการสร้างพันธะให้มีประสิทธิภาพสูงที่สุด ใช้เวลาในการทำปฏิกิริยาน้อยที่สุด และเกิดผลพลอยได้ที่ไม่พึงประสงค์น้อยที่สุด เพื่อลดกระบวนการแยกสารที่ไม่ต้องการเหล่านี้ออก ในช่วงปี 2000 Barry Sharpless ซึ่งปัจจุบันเป็นศาสตราจารย์ทางด้านเคมีอยู่ที่ Scripps Reserach Institute ณ สหรัฐอเมริกา ได้ริเริ่มพูดถึงไอเดีย click chemistry หรือการสร้างพันธะเคมีที่เกิดขึ้นอย่างว่องไว…
NCAS recently received a visit from the Electricity Generating Authority of Thailand (EGAT). During the visit, NCAS team presents the research work in the areas of 1) biocoal production, 2) carbon dioxide capture technology and 3) carbon dioxide utilization using…
ในตอนนี้จะเล่าถึงงานวิจัยของกลุ่ม NCAS ที่ประยุกต์ใช้ atomic simulation และวิธีการคำนวณแบบ Density Functional Theory calculations (DFT) สำหรับงานวิจัยในด้าน CO2 Utilization ในหัวข้อการใช้ปฏิกิริยา CO2 electrochemical reduction เพื่อเปลี่ยนก๊าซ CO2 ไปเป็นผลิตภัณฑ์สารเคมีที่มีมูลค่าประเภท hydrocarbons และ oxygenates เช่น ฟอร์เมต มีเทน เมทานอล เอทิลีน และ เอทานอล โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาประเภทโลหะฐานคอปเปอร์ Electrocatalytic CO2 reduction เป็นกระบวนการที่มีศักยภาพ เนื่องจากปฏิกิริยาไม่ต้องการความร้อนสามารถเกิดได้ที่อุณหภูมิห้อง ปฏิกิริยาต้องการพลังงานไฟฟ้ามาขับเคลื่อน และยังสามารถใช้พลังงานไฟฟ้าแบบไม่ต่อเนื่องมาขับเคลื่อนปฏิกิริยาได้ ทำให้สามารถใช้พลังงานไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานบริสุทธิ์เช่น…
เราคงคุ้นเคยกับคำว่า ปัญญาประดิษฐ์ หรือ AI เป็นอย่างดี ว่าจะมาช่วยมนุษย์ทำงาน คิดวิเคราะห์ข้อมูล และช่วยในการตัดสินใจ ทำให้เราทำงานได้รวดเร็วและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น เนื่องจาก AI มีความสามารถในการเรียนรู้ ทำให้ตัวมันนั้นฉลาดขึ้น สามารถทำงานได้ไม่มีเหนื่อย ทำแบบซ้ำๆ ได้ไม่เบื่อ และมีข้อผิดพลาดน้อย ด้วยข้อดีเหล่านี้จึงเกิดคำถามว่า AI จะกลายเป็น disruptive technology ที่ทำให้ธุรกิจบางอย่างหายไปหรือไม่ ปัจจุบัน ในบางสาขาอาชีพนั้น เราเริ่มเห็นแล้วว่า AI สามารถเข้ามามีบทบาทและทำได้ดีกว่ามนุษย์เสียอีก แล้วรูปแบบของ AI ในอนาคตจะเป็นแบบไหนกัน? ก่อนจะพูดถึงอนาคตของ AI เราต้องเริ่มจากความเข้าใจในวิวัฒนาการของอินเตอร์เน็ตก่อน ซึ่งสามารถแบ่งเป็น 3 ยุค ได้แก่ Web…
การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาเคมีใหม่ๆ เพื่อช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการเคมี โดยหลักการนั้นไม่ต่างจากการออกแบบรถยนต์ ที่ต้องอาศัยความรู้ความเข้าใจเชิงลึกเกี่ยวกับการทำงานของเครื่องยนต์ แต่ในกรณีของตัวเร่งปฏิกิริยาเคมี เครื่องยนต์กลไกที่เป็นหัวใจของการเกิดปฏิกิริยานั้น เป็นผลมาจากแรงอันตรกิริยาที่เป็นแรงดูดหรือแรงผลักระหว่างพื้นผิวของตัวเร่งและโมเลกุลของสาร ซึ่งปรากฎการณ์ดังกล่าวนั้นเกิดขึ้นในระดับนาโนเมตรหรือเล็กกว่า การวิเคราะห์วัสดุที่มาตราส่วนดังกล่าวนั้นมีความซับซ้อนและมักมีข้อกำจัดด้านเครื่องมือ หรือในบางกรณีสมบัติที่สำคัญนั้นยังไม่สามารถวัดได้โดยเครื่องมือที่มีอยู่ในปัจจุบัน ทางเดียวที่นักวิจัยจะทำความเข้าใจคุณสมบัติของวัสดุเชิงลึกได้ คือผ่านการคำนวณเคมีเชิงคอมพิวเตอร์ ในบทความนี้ เราจะมาเล่าถึงงานวิจัยใน NCAS ที่นำการคำนวณเคมีเชิงคอมพิวเตอร์มาใช้แก้โจทย์ที่สำคัญเชิงเคมีและวัสดุ เพื่อนำไปสู่องค์ความรู้เชิงลึกที่ประยุกต์ใช้จริงได้ในอุตสาหกรรม การคำนวณเคมีเชิงคอมพิวเตอร์ เป็นศาสตร์ซึ่งเกิดจากวิชาพื้นฐานของทฤษฎีกลศาสตร์ควอนตัม (Quantum Mechanics) และทฤษฎีกลศาสตร์สถิติ (Statistical Mechanics) โดยการคำนวณเชิงคอมพิวเตอร์จะเป็นการจำลองโครงสร้างวัสดุในสามมิติและการคำนวณเคมีควอนตัมผ่านซอฟต์แวร์การคำนวณ ซึ่งสามารถใช้อธิบาย และทำนายคุณสมบัติทางโครงสร้าง คุณสมบัติเชิงแสง สมบัติทางอุณหพลศาสตร์ (thermodynamics) พลังงานจลน์ พลังงานความร้อน ความว่องไวในการเกิดปฏิกริยาเคมี ของวัสดุที่สนใจ ซึ่งจะทำให้นักวิจัยเข้าใจจากรากฐานถึงแรงอันตรกิริยาระหว่างอะตอม โมเลกุล องค์ประกอบของวัสดุ ตลอดจนโครงสร้างและปัจจัยที่มีผลต่อสมบัติในด้านต่างๆ เช่น…
ณ วินาทีนี้ พวกเราคงทราบกันดีแล้วว่า ภาวะโลกร้อนนั้นไม่ใช่เรื่องเล่นๆ อีกต่อไป ทางออกเดียวคือพวกเราจะต้องช่วยกันลดปริมาณก๊าซเรือนกระจก โดยเฉพาะก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ที่สะสมในชั้นบรรยากาศอย่างเร่งด่วน แน่นอนว่าวิธีการแก้ปัญหาในอุดมคติคือการหยุดปลดปล่อย CO2 ในทันที แต่ในความเป็นจริง เราไม่อาจทำเช่นนั้นได้ เพราะกิจกรรมเชิงเศรษฐกิจและสังคมทุกประเภทล้วนเกี่ยวข้องกับการปลดปล่อย CO2 ไม่ว่าทางใดทางหนึ่ง แต่หากเราสามารถนำก๊าซ CO2 มาใช้ประโยชน์ได้ แทนที่จะปลดปล่อยมันออกไปล่ะ? นั่นคือโจทย์ที่ทีมวิจัย NCAS จากศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ นำโดย ดร. ศรัณญา จันทราภิรมย์ และคณะ ร่วมกับภาควิชาเคมี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนารี พยายามแก้ ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาตัวเร่งปฏิกิริยาที่สามารถเปลี่ยนก๊าซ CO2 โดยใช้พลังงานไฟฟ้า (Electrochemical CO2 reduction reaction,…