ามีใครมายืนหน้าบาน บอกเล่าให้คนฟังว่าตอนนี้ คนไทย สามารถผลิตวัสดุตามแนวทางของหลักวิทยาศาสตร์ออกมาขายได้ถึง กิโลกรัมละ 1 ล้านบาทคนส่วนใหญ่คงหัวเราะกันฟันโยกแน่ๆ เพราะไม่เชื่อเนื่องจาก สังคมไทยยุคนี้ พวกขี้โม้ โอ้อวด มีอยู่กลาดเกลื่อนไปหมด เนื่องจากคนในสังคมส่วนใหญ่มักจะงมงายและหลงคารมกับพวกพูดเก่งมากกว่าพวกทำดี โดยเฉพาะในกลุ่มอาชีพ “นักการเมือง” ต้อง ขอยกย่องด้วยความสัตย์จริงว่า “พูดเก่งอิบอ้าย”

แต่สำหรับรายนี้ เราไม่ได้แค่พูด แต่ยังเอาของจริงมายืนยันให้เห็นกันจะจะไปเลยว่า คนไทยกลุ่มนี้เก่งจริงๆ ที่สามารถสร้างงานวิจัยออกมาได้เป็นผลสำเร็จ ซึ่ง เป็น งานที่ มีราคาซื้อขายกันสูงถึง กิโลกรัมละ 1 ล้านบาท ถ้าเอาไปเปรียบเทียบกับการ ขายเงาะ ขายลำไย ไม่รู้ว่าต้องเก็บเงาะกี่สวนกี่ไร่กันแน่จึงจะได้ล้านบาท

งานวิจัยที่พบกับความสำเร็จที่ว่านี้มีชื่อย่อว่า “ทีมอฟ” (TMOFs) มาจากคำว่า Thammasat Metal-Organic Frameworks (TMOFs) ซึ่งเป็นผลงานของ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ (มธ.) คุณสมบัติของงานวิจัยชิ้นนี้ เป็น วัสดุที่เป็นผง หรือจะเรียกว่า ผงวัสดุ ก็น่าจะคล่องปากมากกว่า คุณสมบัติคือ เป็น ผงวัสดุขนาดจิ๋ว (นาโน) ที่มีความมหัศจรรรย์ในการดูดซับแก๊ส - สารเคมี ที่มีประสิทธิภาพสามารถนำไปใช้เป็นนวัตกรรมเพื่อต่อยอดงานอุตสาหกรรมเพื่อใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมอย่างหลากหลาย โดยเฉพาะ 4 กลุ่มอุตสาหกรรมเป้าหมายของประเทศไทย ตามนโยบาย ไทยแลนด์ 4.0 ได้แก่ อุตสาหกรรมยานยนต์สมัยใหม่ อุตสาหกรรมเชื้อเพลิงชีวภาพและเคมีชีวภาพ อุตสาหกรรมการเกษตรและเทคโนโลยีชีวภาพ และอุตสาหกรรมการแพทย์ครบวงจร ทั้งนี้ในต่างประเทศสารดังกล่าวบางประเภทมีราคาสูงถึงกิโลกรัมละ 1 ล้านบาท สำหรับในประเทศไทย งานนี้ถือเป็นครั้งแรกที่เกิดขึ้น โดยในอนาคตหากทีมอฟได้รับการวิจัยต่อยอดจนพร้อมเข้าสู่เชิงพาณิชย์ได้แล้ว คาดว่าจะสามารถลดต้นทุนการนำเข้าได้ราว 30-50 เปอร์เซ็นต์จากราคาที่เราเคยซื้อมาจากต่างประเทศ

ผศ.ดร.กิตติพงศ์ ไชยนอก อาจารย์ประจำสาขาวิชาเทคโนโลยีวัสดุและสิ่งทอ คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ (มธ.) ผู้คิดค้นนวัตกรรมวัสดุผงนาโนมหัศจรรย์ “ทีมอฟ” กล่าวว่า Thammasat Metal-Organic Frameworks (TMOFs) เป็นสารประกอบรูปผสมที่เกิดจากการรวมตัวกันระหว่างสารอนินทรีย์ (โลหะ) และสารอินทรีย์ (ลิแกนด์)มีลักษณะทางกายภาพเป็นของแข็งผลึกขนาดเล็กกว่าเกลือแกง มีสีสันที่เปลี่ยนแปลงไปตามสารตั้งต้นที่ใช้ หากส่องด้วยกล้องจุลทรรศน์จะเห็นเป็นผลึกคริสตัลที่มีความวาวสวยงามและมีรูปร่างที่แน่นอน

สำหรับคุณสมบัติพิเศษของสารตัวนี้คือ โครงสร้างที่มีลักษณะเป็นโพรงหรือรูพรุน ทำให้สามารถดูดซับแก๊สหรือโมเลกุลของสารต่างๆ ได้ และยังสามารถคัดแยกโมเลกุลของสารเคมีที่มีขนาดและรูปร่างต่างกันได้ เนื่องจากสารรูปผสมบางชนิดมีโครงสร้างที่ยืดหยุ่นซึ่งสามารถปรับเข้ากับโมเลกุลของสารที่จะถูกดูดซับได้นั่นเอง คุณสมบัติเด่นอีกข้อหนึ่งคือ มีพื้นที่ผิวในการดูดซับสูงมาก เมื่อเทียบกับวัสดุรูพรุนประเภทอื่น เช่น ซีโอไลต์ (Zeolite)และถ่านกัมมันต์ (Activated carbon) โดยปริมาณสาร 1 กรัมมีพื้นที่ในการดูดซับประมาณ 3 ถึง 20 สนามฟุตบอลเรียงต่อกัน และสามารถ ทนความร้อน ได้ถึง 450 องศาเซลเซียส

อีกทั้งสารดังกล่าวยังสามารถปรับให้มีสมบัติอื่นๆ เช่นสมบัติทางแม่เหล็ก หรือ สมบัติการเรืองแสง และสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ ด้วยเหตุที่สารรูปผสมประเภทนี้มีความเป็นผลึกสูง ทำให้สามารถทราบโครงสร้างระดับอะตอมได้อย่างถูกต้องโดยการวิเคราะห์ด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอ็กซ์ผ่านผลึกเดี่ยว (Single Crystal X-ray Diffraction) และข้อมูลที่ได้จากเทคนิคดังกล่าวสามารถนำไปใช้ในการออกแบบสารรูปผสมชนิดใหม่ให้มีความจำเพาะเจาะจงต่อการนำไปใช้งานได้ในหลายรูปแบบ

โดยมีตัวอย่างการใช้งานในอุตสาหกรรม ดังนี้

อุตสาหกรรมยานยนต์สมัยใหม่ TMOFsอาจนำไปประยุกต์ใช้เป็นสารดูดซับแก๊สธรรมชาติที่ใช้เป็นเชื้อเพลิง ในรถยนต์ (NGV, CNG, LPG) แทนถังบรรจุแก๊สความดันสูงที่ใช้อยู่ในปัจจุบันซึ่งมีขนาดใหญ่ น้ำหนักมากและค่อนข้างอันตรายระหว่างการใช้งาน ตลอดจนสามารถนำไปสู่การย่อส่วนภาชนะสำหรับบรรจุแก๊สเชื้อเพลิงให้มีขนาดเล็กลงได้ในอนาคต ซึ่งจะส่งผลต่อการออกแบบโครงสร้างยานยนต์สมัยใหม่ในภาพรวม

อุตสาหกรรมเชื้อเพลิงชีวภาพและเคมีชีวภาพ TMOFs อาจนำไปประยุกต์ใช้ในการกระบวนการแยกแก๊สผสมได้ เช่น ไนโตรเจน (N2) คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) รวมไปถึงแก๊สไข่เน่า (H2S) และปรอท (Hg) ซึ่งมีผลต่อการสึกกร่อนของระบบท่อและเครื่องมือต่างๆ อีกทั้งยังสามารถใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในกระบวนการทางเคมีที่มีความจำเพาะสูง

อุตสาหกรรมการเกษตรและเทคโนโลยีชีวภาพ TMOFs อาจนำไปประยุกต์เพื่อช่วยลดการใช้ปุ๋ยเคมีในการทำการเกษตรได้ โดยทำการดูดซับและกักเก็บไนโตรเจน (N) ฟอสฟอรัส (P) และโพแทสเซียม (K) เอาไว้ไม่ให้ละลายทิ้งไปกับน้ำฝนหรือการรดน้ำได้ง่าย และอาจช่วยบรรเทาปัญหาดินเค็ม โดยแลกเปลี่ยนประจุกับไอออนของเกลือชนิดต่างๆ ได้

อุตสาหกรรมการแพทย์ครบวงจร TMOFs อาจนำไปประยุกต์เพื่อช่วยในการนำส่งยาไปยังบริเวณหรืออวัยวะเป้าหมายของผู้ป่วยเพื่อทำการรักษาอย่างเฉพาะเจาะจง ลดผลข้างเคียงต่อส่วนอื่นของร่างกาย หรือทำให้เกิดผลสูงสุดในการรักษาโดยมุ่งเน้นการควบคุมการปลดปล่อยยาในระยะเวลาที่ต้องการ

นอกเหนือจากนี้ TMOFs ยังเป็นนวัตกรรมที่มีโอกาสจะนำไปประยุกต์ใช้ประโยชน์อื่นๆ ได้อีกหลายด้าน อาทิ คงใช้ความสดของผักและผลไม้ในการส่งออกด้วยการดูดซับแก๊สเร่งการสุกหรือเอทิลีน (C2H4) ใช้ดูดซับโลหะหนัก เช่น ตะกั่ว (Pb) แคดเมียม (Cd) ทองแดง (Cu)ซึ่งเป็นสารพิษในแหล่งน้ำ ฯลฯ ทั้งนี้จุดเด่นของ TMOFs คือการออกแบบรูพรุนให้มีขนาดตามที่ต้องการ สามารถเพิ่มความยืดหยุ่น และเติมหมู่กลไกเพื่อทำให้สามารถเก็บกักแก๊ส แยกแก๊ส หรือโมเลกุลของสารเคมีขนาดต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพนั่นเอง