ศาสตราจารย์ชาวจีนจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ที่เพิ่งจะพ้นข้อหาเป็น ‘สายลับแดนมังกร’ นำทีมนักวิทยาศาสตร์ค้นพบสุดยอดวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ‘ดีที่สุด’ เท่าที่โลกเคยมีมา โดยมีคุณภาพสูงยิ่งกว่าซิลิคอน (Silicon) ซึ่งเป็นวัตถุดิบหลักที่ใช้ผลิตชิปสำหรับอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ทั่วโลกในปัจจุบัน

เมื่อเดือนกรกฎาคมที่ผ่านมา ทีมนักวิทยาศาสตร์ MIT ร่วมกับมหาวิทยาลัยฮิวสตันและสถาบันอื่นๆ ได้แถลงผลการวิจัยที่พบว่า ‘คิวบิกโบรอนอาร์เซไนด์’ (Cubic Boron Arsenide) เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีประสิทธิภาพในด้านการนำความร้อนและไฟฟ้าได้ดีกว่าซิลิคอน ซึ่งจะเปิดโอกาสไปสู่การคิดค้นและพัฒนาชิปที่มีขนาดเล็กลง และประมวลผลได้เร็วยิ่งขึ้น

โดยหนึ่งในทีมวิจัยนี้ ได้รวมถึงศาสตราจารย์ ‘กัง เฉิน’ (Gang Chen) อดีตหัวหน้าภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลของ MIT ซึ่งเคยถูกกระทรวงยุติธรรมสหรัฐฯ สอบสวนฐานต้องสงสัยว่าเป็นสายลับจีน ก่อนที่จะถูกประกาศพ้นข้อครหาทั้งหมดเมื่อเดือน ม.ค. ปีนี้ เนื่องจากไม่พบหลักฐานด้วย

แม้อาจจะต้องใช้เวลาอีกหลายสิบปีกว่าเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งมีคิวบิกโบรอนอาร์เซไนด์เป็นองค์ประกอบหลักจะสามารถนำมาใช้ประโยชน์ในเชิงพาณิชย์ (หากว่าเป็นไปได้) แต่อย่างน้อยการค้นพบนี้ก็ถือเป็นทางเลือกใหม่ที่จะช่วยให้นักวิจัยสามารถก้าวข้ามข้อจำกัดเดิม ๆ และพัฒนาชิปรุ่นใหม่ ๆ ที่ดีขึ้นทั้งในแง่ของประสิทธิภาพ ความเร็ว และขนาดที่เล็กลง อีกทั้งยังถือเป็นบทเรียนสำหรับสหรัฐฯ เองว่า พวกเขาเสี่ยงที่จะพลาดองค์ความรู้ใหม่ๆ หากยังคงใช้นโยบาย ‘ล่าแม่มด’ กับนักวิทยาศาสตร์และผู้เชี่ยวชาญสายเลือดจีนแบบ เฉิน

แม้จะเป็นวัตถุดิบที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรมชิป ทว่าซิลิคอนไม่ใช่วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่คุณภาพดีที่สุด เนื่องจากมีปัญหา “โอเวอร์ฮีท” ง่าย และทำให้ชิปและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ จำเป็นที่จะต้องติดตั้งอุปกรณ์ระบายความร้อนราคาแพงตามไปด้วย

งานวิจัยที่เผยแพร่เมื่อเดือน ก.ค. พบว่า คิวบิกโบรอนอาร์เซไนด์สามารถนำความร้อนได้ดีกว่าซิลิคอนถึง 10 เท่า ขณะที่ศาสตราจารย์ เฉิน ก็ระบุในจดหมายข่าวว่า “ความร้อนถือเป็นอุปสรรคสำคัญสำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าต่าง ๆ” และการค้นพบวัสดุใหม่นี้อาจจะเป็น “ตัวเปลี่ยนเกม”

ผลการศึกษานี้ยังชี้ให้เห็นว่า คิวบิกโบรอนอาร์เซไนด์มีประสิทธิภาพสูงกว่าซิลิคอนทั้งในแง่ของการนำพาอิเล็กตรอน และหลุมอิเล็กตรอน (Electron Hole) ซึ่งอย่างหลังนี้ถือเป็นหนึ่งในจุดอ่อนสำคัญของซิลิคอน และเป็นตัวจำกัดความเร็วของเซมิคอนดักเตอร์ชิปที่ใช้ซิลิคอนเป็นวัตถุดิบหลัก

นักวิจัยทั่วโลกต่างมุ่งมั่นพัฒนาคอมพิวเตอร์ที่สามารถทำงานได้เร็วขึ้น ทั้งโดยการแสวงหาวัตถุดิบใหม่สำหรับชิป รวมไปถึงการพึ่งพาเทคโนโลยีขั้นสูงอย่าง Quantum Computing และวัสดุอย่างคิวบิกโบรอนอาร์เซไนด์ก็เป็นอีกหนึ่งทางเลือกที่จุดประกายความหวังสำหรับการผลิตชิปที่มีขนาดเล็กลง แต่ให้ศักยภาพในการประมวลผลที่เร็วขึ้นกว่าเดิม

อย่างไรก็ตาม MIT ย้ำว่ายังต้องใช้เวลาอีกนานพอสมควรกว่าคิวบิกโบรอนอาร์เซไนด์จะถูกนำไปใช้งานนอกห้องปฏิบัติการได้ โดยปัจจุบันยังมีการผลิตในปริมาณน้อย อีกทั้งนักวิจัยก็จำเป็นต้องใช้เครื่องมือพิเศษเพื่อศึกษาคุณสมบัติของมัน

เมื่อวานนี้ 23 ต.ค. 66 สำนักข่าวซินหัวรายงานว่า ทีมนักวิจัยของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ในรัฐแมสซาชูเซตส์ของสหรัฐฯ เปิดเผยผลงานการออกแบบใหม่ที่อาจควบคุมและใช้ประโยชน์จากความร้อนของดวงอาทิตย์สูงถึงร้อยละ 40 เพื่อผลิตเชื้อเพลิงไฮโดรเจนสะอาด

ผลการศึกษาที่เผยแพร่ผ่านวารสารโซลาร์ เอ็นเนอร์จี เจอร์นัล (Solar Energy Journal) ระบุว่าทีมวิศวกรของสถาบันฯ ได้ทำการออกแบบระบบที่สามารถผลิตไฮโดรเจนทางอุณหเคมีหรือเคมีความร้อน (thermochemical) จากพลังงานแสงอาทิตย์

ระบบดังกล่าวควบคุมและใช้ประโยชน์จากความร้อนของดวงอาทิตย์เพื่อแยกน้ำโดยตรงและผลิตไฮโดรเจน ซึ่งเป็นเชื้อเพลิงสะอาดที่สามารถเป็นพลังงานขับเคลื่อนรถบรรทุก เรือ และเครื่องบินในระยะไกลโดยไม่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

อนึ่ง ระบบการผลิตไฮโดรเจนแบบดั้งเดิมพึ่งพาเชื้อเพลิงฟอสซิล แต่ระบบใหม่ใช้เพียงพลังงานแสงอาทิตย์เท่านั้น

อาห์เมด โกเนิม อาจารย์ประจำสาขาวิชาวิศวกรรมเครื่องกลของสถาบันฯ ซึ่งเป็นผู้เขียนผลการศึกษาลำดับแรก เผยว่าไฮโดรเจนถือเป็นเชื้อเพลิงแห่งอนาคต โดยมีความจำเป็นต้องผลิตไฮโดรเจนให้ได้ในต้นทุนที่ถูกและปริมาณมาก

จากรายการ THE TOMORROW มหาชนต้องรู้ ออกอากาศทางสถานีวิทยุ ส.ทร. FM93.0 MHz และสื่อออนไลน์ ในเครือ THE STATES TIMES ได้พูดคุยเด็กเก่งระดับประเทศ 'วสวัตติ์ ระวังวงศ์' หรือ 'น่านน้ำ' ซึ่งสามารถสอบทุนเล่าเรียนหลวง หรือ King’s Scholarship (ทุนเล่าเรียนหลวง หรือ 'ทุนคิง' คือ ทุนการศึกษาที่ให้นักเรียนมัธยมปลายที่ศึกษาในไทยไปศึกษาต่อระดับปริญญาตรีในต่างประเทศ)

เกี่ยวกับเรื่องนี้ น่านน้ำ เล่าว่า ขณะนี้กำลังเตรียมตัวไปเรียนต่อที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (Massachusetts Institute of Technology) หรือ MIT ที่ประเทศสหรัฐอเมริกา ในช่วงเดือนกันยายนนี้ โดยตั้งใจเรียนสาขาวิทยาการคอมพิวเตอร์ (Computer Science) ซึ่งเป็นสาขาเทคโนโลยีแห่งอนาคต 

สำหรับเส้นทางการศึกษาของ 'น่านน้ำ' เจ้าตัวเล่าให้ฟังว่า เรียนจบระดับชั้นมัธยมต้นที่โรงเรียนกรุงเทพคริสเตียนวิทยาลัย และมาต่อระดับมัธยมศึกษาตอนปลายที่โรงเรียนเตรียมอุดมศึกษา ปทุมวัน ซึ่งส่วนตัวชอบเรียนวิชาคณิตศาสตร์มาก และมีโอกาสเป็นตัวแทนประเทศไทยเข้าร่วมการแข่งขันคณิตศาสตร์โอลิมปิกระหว่างประเทศ และคว้าเหรียญทองและเหรียญเงินมาให้ประเทศไทยได้ จึงเป็นการจุดประกายแนวคิดในการศึกษาต่อต่างประเทศ โดยเลือกสอบชิงทุนเล่าเรียนหลวง ซึ่งต้องเตรียมตัวอย่างมาก เนื่องจากมีการสอบหลายวิชา อาทิ คณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์ ภาษาอังกฤษ ภาษาไทย และวิชาสังคม ซึ่งต้องทำคะแนนให้ได้ทั้งหมด ซึ่งผลปรากฏว่าสามารถชิงทุนเล่าเรียนหลวงได้ 

เมื่อถามถึงแนวทางในการเรียนให้ประสบความสำเร็จ? น่านน้ำ เล่าว่า "โดยส่วนตัวไม่ได้กำหนดว่าจะต้องฝึกโจทย์ หรือ ต้องอ่านหนังสือวันละกี่ชั่วโมง เวลาอ่านหนังสือแล้วเหนื่อยก็พักโดยการเล่นกีตาร์เพื่อปรับเปลี่ยนอารมณ์ ผมรู้สึกว่าจะเรียนเก่งไม่ได้เลยถ้าไม่มีความอยากเรียนวิชานั้นต่างหาก เพราะฉะนั้นต้องสร้างความอยากเรียน ต้องสร้างแรงจูงใจ (Motivation) ให้ตัวเองอยากเรียน หรือเรียนตามความสนใจ ดีกว่าเรียนเพื่อสอบเพียงอย่างเดียว" 

เมื่อถามถึงกำลังใจสำคัญที่ทำให้ประสบความสำเร็จในวันนี้? น่านน้ำ เผยว่า "ผมต้องขอบคุณพ่อแม่มาก ๆ ถ้าไม่สนับสนุนผมก็คงมาไม่ถึงจุดนี้ เนื่องจากพ่อแม่ดูแลใกล้ชิดและหาโอกาสในการเรียนรู้เพิ่มเติมให้ผมเสมอ รวมถึงคุณครูอาจารย์ทุกท่านที่ช่วยสอนและพัฒนาผมมาเรื่อย ๆ และเพื่อน ๆ ที่พากันเรียนทำให้ได้เรียนรู้จากเพื่อนเก่ง ๆ ที่แชร์ความรู้ร่วมกัน"

สุดท้าย น่านน้ำ ได้ขอบคุณทุนเล่าเรียนหลวง หรือ King’s Scholarship โดยเจ้าตัวกล่าวด้วยความตื้นตันว่า ถ้าไม่มีทุนนี้ ก็ไม่มีโอกาสได้เรียนต่างประเทศ ไม่ได้เข้า MIT ไม่ได้หาประสบการณ์ใหม่ ๆ เพื่อมาพัฒนาประเทศต่อไปในอนาคต