ภาพของคลื่นสีฟ้าเรืองแสงนี้ดึงดูดนักท่องเที่ยวจำนวนมาก และยังจุดประกายให้ทีมนักวิจัยของ NYCU ตั้งคำถามว่า

จะสามารถสร้างวัสดุสังเคราะห์ที่ปล่อยแสงแบบเดียวกันเมื่อถูกแรงทางกลได้หรือไม่

แทนที่จะเลียนแบบระบบชีวภาพโดยตรง นักวิจัยจึงออกแบบ วัสดุเรืองแสงที่คุณสมบัติทางแสงเปลี่ยนไปเมื่อเกิดการเปลี่ยนรูปทางกายภาพ ซึ่งเป็นแนวคิดที่ใช้กันในงานวิจัยด้านโฟโตนิกส์สมัยใหม่

วัสดุใหม่ทำงานอย่างไร

ทีมวิจัยพัฒนาวัสดุจาก ซิลิโคนที่มีส่วนประกอบเรืองแสงฝังอยู่ภายใน เมื่อนำไปทดสอบพบว่า

• เมื่อวัสดุถูกบีบ
• เมื่อถูกยืด
• หรือเกิดการเปลี่ยนรูปทางกล

วัสดุจะ ปล่อยแสงฟลูออเรสเซนซ์สีฟ้าอย่างชัดเจน

ปรากฏการณ์นี้อยู่ในกลุ่มวัสดุที่เรียกว่า mechanically responsive luminescent materials ซึ่งหมายถึงวัสดุที่การออกแรงทางกลสามารถเปลี่ยนโครงสร้างภายในหรือปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุล ทำให้การปล่อยแสงเปลี่ยนไป

ในวัสดุของ NYCU

• โครงสร้างซิลิโคนทำให้วัสดุยืดหยุ่นและทนทาน
• การยืดหรือบีบทำให้การจัดเรียงภายในเปลี่ยน
• การเปลี่ยนแปลงนั้นกระตุ้นให้เกิดแสงสีฟ้าที่มองเห็นได้

ที่น่าสนใจคือ นักวิจัยค้นพบพฤติกรรมเรืองแสงนี้ระหว่างการทดสอบเชิงกล และมันทำให้ทีมงานนึกถึงคลื่นเรืองแสงของ Blue Tears ทันที

สามารถสร้างแสงโพลาไรซ์แบบวงกลม

นอกจากแสงฟลูออเรสเซนซ์สีฟ้าแล้ว วัสดุนี้ยังสามารถสร้าง แสงโพลาไรซ์แบบวงกลม (Circularly Polarized Light) ได้ด้วย

แสงชนิดนี้มีลักษณะพิเศษ คือสนามไฟฟ้าของแสงจะหมุนเป็นเกลียวระหว่างการเดินทาง ทำให้เกิด “ทิศทางการหมุน” เช่น ซ้ายหรือขวา

คุณสมบัตินี้มีความสำคัญมากในเทคโนโลยีโฟโตนิกส์ เพราะข้อมูลสามารถถูกเข้ารหัสใน ทิศทางของโพลาไรซ์ ไม่ใช่แค่ความสว่างหรือสีของแสงเท่านั้น

ในวัสดุแบบยืดหยุ่น การยืดหรือบิดสามารถปรับโครงสร้างภายในของวัสดุ ทำให้คุณสมบัติของโพลาไรซ์เปลี่ยนได้ ซึ่งเป็นแนวคิดสำคัญในการพัฒนาวัสดุโฟโตนิกส์รุ่นใหม่

การใช้งานที่เป็นไปได้ในอนาคต

เพราะวัสดุชนิดนี้ นุ่ม ยืดหยุ่น และไม่เป็นพิษ นักวิจัยมองว่ามันมีศักยภาพในหลายอุตสาหกรรม

จอแสดงผลแบบยืดหยุ่น

วัสดุเรืองแสงที่ปรับได้ด้วยแรงกลอาจถูกนำไปใช้ใน จอแสดงผลแบบโค้งงอหรืออุปกรณ์สวมใส่ และการปล่อยแสงโพลาไรซ์อาจช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและคอนทราสต์ของจอภาพ

เซนเซอร์ทางการแพทย์และการถ่ายภาพชีวภาพ

เนื่องจากวัสดุถูกออกแบบให้ ไม่มีโลหะหนักที่เป็นพิษ จึงอาจเหมาะสำหรับการใช้ใน

• เซนเซอร์ชีวการแพทย์
• อุปกรณ์ติดตามสุขภาพแบบสวมใส่
• เทคโนโลยีการถ่ายภาพทางชีวภาพ

ซึ่งต้องใช้วัสดุที่ปลอดภัยต่อร่างกาย

จอแสดงผล 3 มิติรุ่นใหม่

ระบบจอ 3 มิติหลายแบบใช้ แสงโพลาไรซ์แบบวงกลม เพื่อแยกภาพสำหรับตาซ้ายและขวา

ถ้าวัสดุที่ยืดหยุ่นสามารถสร้างแสงชนิดนี้ได้ ก็อาจนำไปสู่การพัฒนา จอ 3 มิติแบบยืดหยุ่นหรือสวมใส่ได้ ในอนาคต

เชื่อมโยงกับทิศทางวิจัยของ NYCU

การค้นพบนี้เป็นส่วนหนึ่งของแนวทางวิจัยกว้าง ๆ ของ NYCU ที่ผสมผสาน

• วัสดุศาสตร์
• แรงบันดาลใจจากชีววิทยา
• เทคโนโลยีโฟโตนิกส์
• วิศวกรรมชีวการแพทย์

ก่อนหน้านี้มหาวิทยาลัยยังได้พัฒนา ไฮโดรเจลนาโนคอมโพสิตที่ซ่อมแซมตัวเองได้ ซึ่งสามารถใช้กับการพิมพ์ชีวภาพแบบ 3 มิติ เพื่อสร้างโครงสร้างคล้ายเนื้อเยื่อ เช่น โครงสร้างเซลล์หรือแบบจำลองใบหูสำหรับงานวิจัยทางการแพทย์

นอกจากนี้ นักวิจัยของสถาบันยังทำงานด้าน เทคโนโลยีโฟโตนิกส์และโครงสร้างผิวระดับนาโน เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพทางแสงในงานด้านความปลอดภัยและระบบภาพต่าง ๆ

จากทะเลเรืองแสงสู่เทคโนโลยีแห่งอนาคต

การพัฒนาวัสดุที่ได้แรงบันดาลใจจาก Blue Tears แสดงให้เห็นว่าปรากฏการณ์ธรรมชาติสามารถนำไปสู่แนวคิดเทคโนโลยีใหม่ได้อย่างไร

ด้วยการแปลงภาพของทะเลเรืองแสงให้กลายเป็น วัสดุเรืองแสงที่ตอบสนองต่อแรงกล นักวิจัยได้สร้างแนวทางใหม่สำหรับวัสดุโฟโตนิกส์ที่ทั้งยืดหยุ่น ปลอดภัย และปรับแต่งคุณสมบัติได้

หากพัฒนาต่อไป วัสดุประเภทนี้อาจกลายเป็นองค์ประกอบสำคัญของ จอแสดงผลยืดหยุ่น อุปกรณ์สวมใส่อัจฉริยะ และระบบภาพขั้นสูงในอนาคต

ภาพของคลื่นสีฟ้าเรืองแสงนี้ดึงดูดนักท่องเที่ยวจำนวนมาก และยังจุดประกายให้ทีมนักวิจัยของ NYCU ตั้งคำถามว่า

จะสามารถสร้างวัสดุสังเคราะห์ที่ปล่อยแสงแบบเดียวกันเมื่อถูกแรงทางกลได้หรือไม่

แทนที่จะเลียนแบบระบบชีวภาพโดยตรง นักวิจัยจึงออกแบบ วัสดุเรืองแสงที่คุณสมบัติทางแสงเปลี่ยนไปเมื่อเกิดการเปลี่ยนรูปทางกายภาพ ซึ่งเป็นแนวคิดที่ใช้กันในงานวิจัยด้านโฟโตนิกส์สมัยใหม่

วัสดุใหม่ทำงานอย่างไร

ทีมวิจัยพัฒนาวัสดุจาก ซิลิโคนที่มีส่วนประกอบเรืองแสงฝังอยู่ภายใน เมื่อนำไปทดสอบพบว่า

• เมื่อวัสดุถูกบีบ
• เมื่อถูกยืด
• หรือเกิดการเปลี่ยนรูปทางกล

วัสดุจะ ปล่อยแสงฟลูออเรสเซนซ์สีฟ้าอย่างชัดเจน

ปรากฏการณ์นี้อยู่ในกลุ่มวัสดุที่เรียกว่า mechanically responsive luminescent materials ซึ่งหมายถึงวัสดุที่การออกแรงทางกลสามารถเปลี่ยนโครงสร้างภายในหรือปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุล ทำให้การปล่อยแสงเปลี่ยนไป

ในวัสดุของ NYCU

• โครงสร้างซิลิโคนทำให้วัสดุยืดหยุ่นและทนทาน
• การยืดหรือบีบทำให้การจัดเรียงภายในเปลี่ยน
• การเปลี่ยนแปลงนั้นกระตุ้นให้เกิดแสงสีฟ้าที่มองเห็นได้

ที่น่าสนใจคือ นักวิจัยค้นพบพฤติกรรมเรืองแสงนี้ระหว่างการทดสอบเชิงกล และมันทำให้ทีมงานนึกถึงคลื่นเรืองแสงของ Blue Tears ทันที

สามารถสร้างแสงโพลาไรซ์แบบวงกลม

นอกจากแสงฟลูออเรสเซนซ์สีฟ้าแล้ว วัสดุนี้ยังสามารถสร้าง แสงโพลาไรซ์แบบวงกลม (Circularly Polarized Light) ได้ด้วย

แสงชนิดนี้มีลักษณะพิเศษ คือสนามไฟฟ้าของแสงจะหมุนเป็นเกลียวระหว่างการเดินทาง ทำให้เกิด “ทิศทางการหมุน” เช่น ซ้ายหรือขวา

คุณสมบัตินี้มีความสำคัญมากในเทคโนโลยีโฟโตนิกส์ เพราะข้อมูลสามารถถูกเข้ารหัสใน ทิศทางของโพลาไรซ์ ไม่ใช่แค่ความสว่างหรือสีของแสงเท่านั้น

ในวัสดุแบบยืดหยุ่น การยืดหรือบิดสามารถปรับโครงสร้างภายในของวัสดุ ทำให้คุณสมบัติของโพลาไรซ์เปลี่ยนได้ ซึ่งเป็นแนวคิดสำคัญในการพัฒนาวัสดุโฟโตนิกส์รุ่นใหม่

การใช้งานที่เป็นไปได้ในอนาคต

เพราะวัสดุชนิดนี้ นุ่ม ยืดหยุ่น และไม่เป็นพิษ นักวิจัยมองว่ามันมีศักยภาพในหลายอุตสาหกรรม

จอแสดงผลแบบยืดหยุ่น

วัสดุเรืองแสงที่ปรับได้ด้วยแรงกลอาจถูกนำไปใช้ใน จอแสดงผลแบบโค้งงอหรืออุปกรณ์สวมใส่ และการปล่อยแสงโพลาไรซ์อาจช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและคอนทราสต์ของจอภาพ

เซนเซอร์ทางการแพทย์และการถ่ายภาพชีวภาพ

เนื่องจากวัสดุถูกออกแบบให้ ไม่มีโลหะหนักที่เป็นพิษ จึงอาจเหมาะสำหรับการใช้ใน

• เซนเซอร์ชีวการแพทย์
• อุปกรณ์ติดตามสุขภาพแบบสวมใส่
• เทคโนโลยีการถ่ายภาพทางชีวภาพ

ซึ่งต้องใช้วัสดุที่ปลอดภัยต่อร่างกาย

จอแสดงผล 3 มิติรุ่นใหม่

ระบบจอ 3 มิติหลายแบบใช้ แสงโพลาไรซ์แบบวงกลม เพื่อแยกภาพสำหรับตาซ้ายและขวา

ถ้าวัสดุที่ยืดหยุ่นสามารถสร้างแสงชนิดนี้ได้ ก็อาจนำไปสู่การพัฒนา จอ 3 มิติแบบยืดหยุ่นหรือสวมใส่ได้ ในอนาคต

เชื่อมโยงกับทิศทางวิจัยของ NYCU

การค้นพบนี้เป็นส่วนหนึ่งของแนวทางวิจัยกว้าง ๆ ของ NYCU ที่ผสมผสาน

• วัสดุศาสตร์
• แรงบันดาลใจจากชีววิทยา
• เทคโนโลยีโฟโตนิกส์
• วิศวกรรมชีวการแพทย์

ก่อนหน้านี้มหาวิทยาลัยยังได้พัฒนา ไฮโดรเจลนาโนคอมโพสิตที่ซ่อมแซมตัวเองได้ ซึ่งสามารถใช้กับการพิมพ์ชีวภาพแบบ 3 มิติ เพื่อสร้างโครงสร้างคล้ายเนื้อเยื่อ เช่น โครงสร้างเซลล์หรือแบบจำลองใบหูสำหรับงานวิจัยทางการแพทย์

นอกจากนี้ นักวิจัยของสถาบันยังทำงานด้าน เทคโนโลยีโฟโตนิกส์และโครงสร้างผิวระดับนาโน เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพทางแสงในงานด้านความปลอดภัยและระบบภาพต่าง ๆ

จากทะเลเรืองแสงสู่เทคโนโลยีแห่งอนาคต

การพัฒนาวัสดุที่ได้แรงบันดาลใจจาก Blue Tears แสดงให้เห็นว่าปรากฏการณ์ธรรมชาติสามารถนำไปสู่แนวคิดเทคโนโลยีใหม่ได้อย่างไร

ด้วยการแปลงภาพของทะเลเรืองแสงให้กลายเป็น วัสดุเรืองแสงที่ตอบสนองต่อแรงกล นักวิจัยได้สร้างแนวทางใหม่สำหรับวัสดุโฟโตนิกส์ที่ทั้งยืดหยุ่น ปลอดภัย และปรับแต่งคุณสมบัติได้

หากพัฒนาต่อไป วัสดุประเภทนี้อาจกลายเป็นองค์ประกอบสำคัญของ จอแสดงผลยืดหยุ่น อุปกรณ์สวมใส่อัจฉริยะ และระบบภาพขั้นสูงในอนาคต