ทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยโอทาโกในนิวซีแลนด์ นำโดย รองศาสตราจารย์มิกเคล แอนเดอร์เซน (ซ้ายในภาพบน) และ ดร.ไมเคิล เวย์แลนด์ (ขวาในภาพบน) ทำสิ่งที่สะเทือนเลื่อนลั่นวงการวิทยาศาสตร์ นั่นคือการทำให้ “อะตอม” เดี่ยวๆ หยุดนิ่งจนเข้าไปถ่ายภาพและสังเกตช่วงการรวมตัวกับอะตอมอื่นเพื่อสร้างโมเลกุลได้สำเร็จ

ในอดีตที่ผ่านมา เหล่านักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถจะศึกษาปฏิกิริยาระหว่างอะตอมเดี่ยวขณะที่รวมตัวกันเป็นโมเลกุลได้ เพราะอะตอมนั้นไม่เคยอยู่นิ่ง กลุ่มอะตอมจำนวนมากแต่ละตัวจะวิ่งไปมาอย่างรวดเร็วและอลหม่านจนดูไม่ต่างจากกลุ่มหมอก เคยมีความพยายามให้่ความเย็นเพื่อให้อะตอมช้าลง แต่ก็ยังคงเป็นกลุ่มก้อนที่แยกออกจากกันได้ลำบาก

ล่าสุดทีมงานของ รศ.มิกเคล และ ดร. ไมเคิล ได้แนวคิดใหม่ นั่นคือการใช้ลำแสงเลเซอร์เพื่อ “จับ” อะตอมที่เคลื่อนที่ช้าลงเพราะถูกลดอุณหภูมิจนเย็นจัดเอาเพียงตำแหน่งละ 1 ตัว นั่นทำให้เราสามารถเข้าสังเกตพฤติกรรมของมันได้อย่างสะดวก

ภายในห้องแล็บที่ติดตั้งอุปกรณ์มากมายจนดูยั้วเยี้ย ในนั้นมีตู้สุญญากาศขนาดเท่าเครื่องปิ้งขนมปัง และแสงเลเซอร์ที่มีโฟกัสแม่นยำสูง ซึ่งจะจับอะตอมและลดอุณหภูมิของอะตอมลงต่ำจนถึงระดับเพียงหนึ่งในล้านเคลวิน ในการทดลองครั้งแรกนี้ทางทีมงานทดลอง “จับ” อะตอมของ รูบิเดียม (Dirubidium) จำนวน 3 อะตอมให้หยุดนิ่ง จากนั่นค่อยๆบังคับให้อะตอมเหล่านี้เคลื่อนเข้าใกล้กัน เพื่อสังเกตการรวมตัวขึ้นเป็นโมเลกุลภายใต้กล้องจุลทรรศน์กำลังขยายสูง

ทีมงานพบขั้นตอนของการก่อโมเลกุลโดยอะตอม 2 ตัวแรกจะเกิดพันธะเชื่อมต่อกัน ในขณะที่อะตอมอีกตัวจะเข้ามาแบ่งเอาพลังงานจากการสร้างพันธะออกไปจำนวนหนึ่ง จนโมเลกุไดรูบิเดียม (Dirubidium) ที่เกิดขึ้นมีความเสถียร

“นี่เป็นครั้งแรกของโลก ที่เราสามารถใช้กล้องจับภาพการเกิดปฏิกิริยาระหว่างอะตอม 3 ตัวที่รวมกันขึ้นเป็นโมเลกุล” ดร. ไมเคิล เวย์แลนด์ กล่าว “ทุกโมเลกุล แม้มีสูตรเคมีว่ามีอะตอมเพียง 2 ตัวก็ตาม ในระหว่างการก่อกำเนิด จะต้องมีอะตอมอย่างน้อยอีก1 ตัวเข้ามาช่วยในการประสานพันธัเสมอ”

ในอนาคต เทคคนิคนี้จะแพร่หลายไปในวงกว้าง อาจนำไปสู่การศึกษาและพัฒนาเรื่องควอนตัมที่ก้าวหน้า หรือการสร้างโมเลกุลชนิเใหม่ๆ หรือ การควบคุมปฏิกิริยาเคมีให้เป็นไปตามต้องการ แล้วแต่จะต่อยอดกันไป

เอกสารข่าวของมหาวิทยาลัยโอทาโก ฉบับลงตีพิมพ์วันที่ 20 ก.พ.63 https://www.otago.ac.nz/news/news/otago732837.html

เรียบเรียงโดย @MrVop