ปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมในปัจจุบันได้ทวีความรุนแรงขึ้น สิ่งแวดล้อมที่เป็นธรรมชาติ มีแนวโน้มที่จะถูกทำลายเพิ่มมากขึ้นในขณะเดียวกัน สิ่งแวดล้อมทางวัฒนธรรมที่มนุษย์สร้างขึ้นกลับมีจำนวนมากขึ้นและเริ่มเข้ามาแทนที่สิ่งแวดล้อมทางธรรมชาติ ทั้งนี้ สาเหตุต่างๆก็เนื่องมาจาก ในปัจจุบันจำนวนประชากรมนุษย์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว มีการประดิษฐ์และพัฒนาเทคโนโลยีที่นำมาใช้เพื่ออำนวยประโยชน์ต่อมนุษย์ผลจากการทำลายสิ่งแวดล้อมทางธรรมชาติ ได้ส่งผลกระทบต่อมนุษย์หลายประการ เช่น ปัญหาการแปรปรวนของภูมิอากาศโลกการร่อยหรอของทรัพยากรธรรมชาติภัยพิบัติที่มีแนวโน้มของความรุนแรงมากขึ้น มลพิษสิ่งแวดล้อมขยายขอบเขตกว้างขวางมากขึ้น ซึ่งส่งผลกระทบโดยตรงต่อการดำรงอยู่และการมีคุณภาพชีวิตที่ดีของมนุษย์แทบทั้งสิ้น
ผลกระทบเหล่านี้เอง เป็นตัวการสำคัญที่ทำลายความเสื่อมโทรมทั้งร่างกายและจิตใจของมนุษย์ อย่างอุทกภัยครั้งที่ผ่านมา ทำให้สภาพแวดล้อมเสื่อมโทรมลงอย่างมาก โดยเฉพาะแหล่งน้ำที่มีการเน่าเสีย และส่งกลิ่นเหม็น การพัฒนาทางด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีที่มีรากฐานจากพัฒนาการทางฟิสิกส์ จึงเข้ามามีบทบาทสำคัญต่อการปรับปรุงสภาพแวดล้อมที่เสื่อมโทรมลงให้กลับมาสู่ภาวะปกติได้ ด้วยเหตุนี้ วิทยาลัยนาโนเทคโนโลยี สถาบันพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง จึงได้มีการพัฒนางานวิจัยชิ้นสำคัญเพื่อเข้าช่วยเหลือสังคมด้านสิ่งแวดล้อม
ดร.สิรพัฒน์ ประโทนเทพ อาจารย์ประจำวิทยาลัยนาโนเทคโนโลยี กล่าวว่า ปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมเป็นปัญหาสําคัญที่วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสามารถนําไปประยุกต์ช่วยแก้ไขได้ จึงเป็นที่มาของการพัฒนานวัตกรรมนาโนเทคโนโลยี ที่พยายามเร่งพัฒนา เพื่อใช้ในการแก้ไขปัญหาสิ่งแวดล้อมเป็นหลัก อีกทั้งยังไม่ส่งผลกระทบที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ นอกจากนี้ ยังมีการผนวกกิจกรรม อดีต ปัจจุบัน และอนาคตกับพัฒนาการทางฟิสิกส์ ร่วมกับสมาคมฟิสิกส์ไทย เนื่องจากศาสตร์ด้านฟิสิกส์มีความสำคัญต่อชีวิตประจำวันของมนุษย์ และอีกทั้งกิจกรรมครั้งนี้จะเป็นการให้ความรู้ถึงนวัตกรรมใหม่ ที่มุ่งเน้นประโยชน์เพื่อสังคมได้
สำหรับนวัตกรรมช่วยเหลือสังคมด้านสิ่งแวดล้อม ที่คณะนักวิจัยของวิทยาลัยนาโนเทคโนโลยี สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง ได้ผลิตและคิดค้นขึ้นนั้น ทางวิทยาลัยฯ ได้ร่วมมือกับศูนย์เทคโนโลยีไมโครอิเล็กทรอนิกส์ และศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติสวทช. พัฒนาระบบเซ็นเซอร์เพื่อตรวจวัดสารเคมีในรูปของของเหลว โดยใช้หลักการซึ่งเลียนแบบการทํางานของลิ้นมนุษย์ในรูปแบบของ “Electronic Tongue “ หรือ เครื่องจมูกอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อใช้ตรวจวัดสารพิษในน้ำและศึกษาประสิทธิภาพการใช้น้ำหมักจุลินทรีย์ โดยหลักการการทำงานของระบบเซ็นเซอร์นี้สามารถตรวจจับสารเคมีได้หลายชนิด
“การจําแนกลักษณะแพทเทิร์น เช่น เปรี้ยว เค็ม หวาน ขม โดยมีเซลล์ประสาทสัมผัสชนิด
ต่างๆเพื่อรับรู้รสของสาร ต่างๆกันไป การเลียนแบบการทํางานของสมองมนุษย์นี้อาศัยระบบวิเคราะห์ทางสถิติที่เรียกว่า Principal Component Analysis หรือ PCA ซึ่งเป็นการประมวลผลจําแนกลักษณะแพทเทิร์นของน้ำที่ต้องการวัดจากเซ็นเซอร์หลายชนิดซึ่งทําการวัดสารนั้นพร้อมๆกัน โดยแปลงสัญญาณการตอบสนองเป็นสัญญาณไฟฟ้า เพื่อนํามาประมวลผล เปรียบเทียบกับฐานข้อมูลของลักษณะแพทเทิร์นที่ได้เก็บข้อมูลไว้ก่อน เช่น ข้อมูลของน้ำดีและน้ำเสีย ผลการทดสอบการทำงานเบื้องต้นของการวิเคราะห์สารเคมีในน้ำในเบื้องต้นด้วยเครื่องตรวจสภาพน้ำนี้ ซึ่งอาศัยที่ทำงานด้วยหลักการทางไฟฟ้าเคมี พบว่า สามารถแยกแยะไอออนเจือปนในน้ำทั้งไอออนบวก (เช่น โซเดียม โพแตสเซียม) และไอออนลบ (เช่น ไนเตรต และซัลเฟล) ได้ดี อีกทั้งยังสามารถบ่งชี้ระดับความเข้มข้นมากน้อยในเชิงคุณภาพได้อีกด้วย”ดร.สิรพัฒน์กล่าว
นอกจากนี้ ยังมีระบบตรวจวัดและจัดเก็บข้อมูลแบบ Real Time เพื่อสร้างแผนที่กรด-เบส สำหรับการพัฒนาแหล่งน้ำธรรมชาติ โดยมีการพัฒนาหัววัดค่า pH แบบ ISFET ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่มีคุณสมบัติเด่น คือมีการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงค่าความเป็นกรด-เบสได้อย่างรวดเร็ว แม่นยำ ทนทานต่อการใช้งานในสภาวะต่างๆ เก็บรักษาได้นาน โดยส่งข้อมูลแบบ Real Time ผ่านคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล แสดงผลเป็นแผนที่กรด-เบส และจัดเก็บในรูปแบบฐานข้อมูลแผนที่กรด-เบส ทำให้สามารถระบุสภาพพื้นที่ ที่เกิดปัญหาเพื่อแก้ปัญหาได้อย่างตรงจุดได้
“งานวิจัยทั้ง 2 ชิ้น นี้เป็นการพัฒนาสิ่งประดิษฐ์เพื่อช่วยเหลือสังคม โดยเฉพาะด้านสิ่งแวดล้อม ที่ถูกวิจัยผ่านการใช้นาโนเทคโนโลยีแทบทั้งสิ้น ที่สามารถฟื้นฟูแหล่งน้ำตามธรรมชาติได้ ทำให้น้ำที่มีสภาพเน่าเสีย กลับมาเป็นน้ำที่มีสภาพปกติได้ อีกทั้งระบบเซนเซอร์ที่เราได้พัฒนาขึ้น เพื่อตรวจวัดระดับน้ำเสีย ทำให้เราสามารถรู้ได้ว่าแหล่งน้ำนั้นมีสารเคมีปนเปื้อน หรือส่งผลกระทบต่อเรามากน้อยเพียงใดได้ หรืออาจป้องกันไม่ให้เสี่ยงต่อการใช้น้ำเสียได้โดยอย่างอุทกภัยครั้งที่ผ่านมา ที่ชาวบ้านจังหวัดพระนครศรีอยุธยาได้รับผลกระทบ และความเดือดร้อนจากน้ำที่ส่งกลิ่นเหม็น และเน่าเสีย หรือแม้แต่พื้นที่ตรงช่วงอุทยานประวัติศาสตร์ที่มีน้ำเสียเน่าขัง เราก็นำเครื่องเซนเซอร์ ระบบตรวจวัดกรด-เบส รวมถึงสารแก้น้ำเสีย ลงไปช่วยชาวบ้านที่อยู่ในพื้นที่ที่ได้รับความเดือดร้อน ทำให้ชาวบ้านกลับมามีคุณภาพชีวิตที่ดีได้ใหม่”ดร.สิรพัฒน์กล่าวสรุป
ทั้งนี้ วิทยาลัยนาโนเทคโนโลยี สจล. ร่วมกับ สมาคมฟิสิกส์ไทย ได้จัดงานการประชุมฟิสิกส์ไทย ครั้งที่ 7 ขึ้น ภายใต้หัวข้ออดีต ปัจจุบัน และอนาคตของพัฒนาการทางฟิสิกส์ ที่จะอธิบายถึงความสำคัญและพัฒนาการทางฟิสิกส์ที่มีความสำคัญต่อมนุษยชาติ และการนำนาโนเทคโลยีเข้ามาประยุกต์ใช้ในการพัฒนาสังคม และชีวิตความเป็นอยู่ในด้านต่างๆของมนุษย์ อาทิ คาร์บอนนาโน โดยงานดังกล่าว จัดขึ้นระหว่างวันที่ 19 — 22 พฤษภาคม 2555 ที่ผ่านมา ณ โรงแรมกรุงศรีริเวอร์ จังหวัดพระนครศรีอยุธยา