ศาสตร์และศิลป์

กราฟีน ความเป็นมาของวัสดุมหัศจรรย์

กราฟีน วัสดุบางเพียงชั้นเดียวของอะตอม คือสิ่งเดียวกับที่พบได้ทั่วไปในไส้ดินสอของเด็กนักเรียนทุกคน คาร์บอนบางชั้นเดียวรูปหกเหลี่ยมมีชื่อเรียกว่ากราฟีนนั้นอยู่ในความสงสัยของเหล่านักวิทยาศาสตร์มายาวนาน มีหลายคนใช้ความพยายามอธิบายด้วยคณิตศาสตร์ถึงการมีอยู่ของสิ่งนี้ ความเป็นมา ปี 1859 เบจามิน คอลลินส์ โบรดี พบการมีอยู่ของชั้นบางๆของกราไฟต์ ออกไซด์ แบบลดรูปด้วยความร้อน ปี 1916 โครงสร้างของกราไฟต์ถูกพบด้วยการเลี้ยวเบนของผงกราไฟต์ ปี 1918 คอห์ลชูทเทอร์ และ ฮาเอนนิ ศึกษารายละเอียดของกระดาษกรสไฟต์ออกไซด์ ปี1924 โครงสร้างกราไฟต์ถูกพบด้วยวิธีเลี้ยวเบนของผลึกเดี่ยวสำเร็จ ปี 1947 พี.อาร์. วอลเลซทำการศึกษาเชิงทฤษฎีของกราฟีน ด้วยความต้องการรู้สมบัติทางอิเล็กทรอนิคส์ของกราไฟต์ในสามมิติ สมการดิแรคได้นำมาใช้โดย กอร์ดอน เซเมนนอฟ ดิวินเซนโซ่ และเมเล่ เซเมนนอฟ ชี้ว่าจะมีสนามแม่เหล็กเกิด ที่ระดับแลนเดาณ. ตำแหน่งดิแรค พ้อยท์ ในปี 1948 ภาพจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแรกๆตีพิมพ โดย จี. รูเอส และ เอฟ.โวกท์ ก่อนปี 2004
Continue Reading
ศาสตร์และศิลป์

ที่มาสเกลดนตรีสากล 3

จากตอนที่แล้ว ท่านจะรู้จักสเกลดนตรีทั้งแบบเท่ากัน สเกลดนตรีธรรมชาติ ลิมิต ฮาร์โมนิคคี่ อัตราส่วนฮาร์โมนิค ท่านสามารถสร้างสเกลแบบใหม่ที่มีเสียงอยู่ระหว่างโทนได้ สเกลแบบนี้เราเรียกว่า microtone scale Microtone Scale microtone scale คือเสกลที่ประกอบไปด้วยโน้ตที่มีโน้ตระหว่างโน้ตโดยอาจใช้นำเอาเสียงจากลำดับฮาร์โมนิค หรือกฎที่ผู้คิดมาใช้ในการสร้างสเกล นักทฤษฎีดนตรีบางส่วนเชื่อว่า เราสามารถสร้างเสกลใหม่ๆได้ เพื่อให้ได้เสกล ที่ดีกว่าปัจจุบัน ท่านสามารถใช้ความสร้างสรรค์ของท่านในการสร้างสเกลของตนเองได้ ตัวอย่างเพลงในสเกล 53 โทน
Continue Reading
ศาสตร์และศิลป์

ที่มาสเกลดนตรีสากล 2

จากตอนที่แล้วเรารู้จัก สเกลดนตรีสากลทั้งแบบ สเกลเท่ากัน สเกลธรรมชาติ ทางทฤษฎีดนตรีเรียกการสร้างสเกลเช่นนั้นว่า temperament หรือ tuning Limit หากเราดูอัตราส่วนโน้ตในสเกลธรรมชาติ เราจะพบว่า สเกลธรรมชาติ 7 ตัวโน้ตมีอัตราส่วนเป็น 1/1, 9/8, 5/4, 4/3, 3/2, 5/3, 15/8, 2/1 เราจะพบว่าเศษอยู่ในรูปผลคูณ หรือยกกำลังของจำนวนเฉพาะที่ไม่เกิน 5 เราเรียกรูปแบบอัตราส่วนที่ได้นี้ว่า 5 limit ในทางทฤษฎีดนตรีสามารถเลือกใช้อัตราส่วนเป็นลิมิตใดๆของจำนวนเฉพาะได้ทั้งหมด เช่น 3, 5, 7, 11… สเกลแบบอิสระ แม้ว่าสเกลดนตรีสากลจะเลือกใช้อัตราส่วนของจำนวนเฉพาะเป็นหลัก แต่นักทฤษฎีอีกส่วนเห็นว่า เราสามารถใช้อัตราส่วนใดก็ได้ที่ทำให้ได้กลุ่มโน้ตที่กลมกลืนเป็นทางเลือก ฮาร์โมนิคคี่กับเสียงใหม่ สมบัติอย่างนึงของฮาโมนิคคือทุกๆลำดับคี่และ2เท่าของความถี่จะเกิดเสียงที่ไม่ซ้ำอันเดิม ตัวอย่าง 1-2-4-8-16-32-64-… Fundamental and Octaves 3-6-12-24-48-… Fifths 5-10-20-40-… Major Thirds
Continue Reading
ศาสตร์และศิลป์

ที่มาสเกลดนตรีสากล

สเกลดนตรี สเกลคือกลุ่มของเสียง หรือโน้ตที่ประกอบกันขึ้นเป็นระบบของเสียง ธรรมชาติของเสียง เนื่องจากเสียงเป็นคลื่นแนวยาวมีความถี่และแอมปลิจูดเป็นส่วนประกอบ เมื่อศึกษาพบว่าความถี่ของเสียงเป็นปัจจัยที่ทำให้ระดับเสียงต่างกัน ความถี่ฮาร์โมนิค เสียงใดๆประกอบขึ้นด้วยความถี่มูลฐานและความถี่ฮาร์โมนิค ความถี่ฮาร์โมนิคมีขนาดเป็น n เท่าของความถี่มูลฐานเมื่อ n เป็นจำนวนเต็มบวก คณิตศาสตร์ในการสร้างสเกล หากเราต้องการสเกลที่สามารถเปลี่ยนคีย์ได้โดยไม่ต้องจูนคีย์ใหม่ เราอาจใช้คณิตศาสตร์ช่วย โดยอาศัยความรู้เรื่อง logarithms เพื่อให้สามารถแบ่งโน้ตในสเกลแบบเท่าๆกัน โดยสามารถหาระยะห่างโน้ตจาก 1200log(f1/f2) = Cents ในระบบนี้เราแบ่งเสียงออกเป็น 12 ช่วงเท่าๆกัน มีตำแหน่งห่างกัน 100 cents เพื่อให้สอดคล้องกับสเกลที่มีโน้ต 12 ตัว หากต้องการสเกล 13,14,… สามารถเปลี่ยน 1200 เป็น 1300, 1400, … ได้ สเกลดนตรีธรรมชาติ เราจะเห็นว่าหากเราให้โน้ตห่างเท่าๆกันเราจะได้ระยะห่างแต่ละโน้ตเป็น 100 cents ตามสมการข้างต้น อย่างไรก็ดี เราสามารถเลือกใช้โน้ตจากอนุกรมฮาร์โมนิคมาใช้เพื่อให้เกิดสเกลธรรมชาติ หรือ Just
Continue Reading
ศาสตร์และศิลป์

Band Gap Engineering in Graphene

วัสดุกราฟีนมีคุณสมบัติเป็นโลหะ คือมี fermi level เป็นศูนย์ ซึ่งช่วยให้มีสมบัติที่ดี เช่น ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ได้แบบ ballistic แต่ในบางกรณีเราอาจอยากให้ระดับ fermi level มีค่าไม่เท่ากับศูนย์ เพื่อให้เกิดสมบัติแบบสารกึ่งตัวนำ เพื่อนำไปใช้ในงานด้านอื่นๆ เช่น เซลล์สุริยะ การสร้าง bandgap ในกราฟีน จึงเป็นสิ่งที่ต้องการมาก โดยมีการนำเทคนิคมาทดสอบมากมาย เร็วๆนี้ การปรับปรุงเทคนิคเลเซอร์ ประสบความสำเร็จ สามารถสร้าง bandgap จาก 0.5-2.1eV การผลิตปริมาณสูงด้วยวิธีดังกล่าว อาจสำเร็จในอนาคตอันใกล้ ที่มา https://www.purdue.edu/newsroom/releases/2019/Q2/laser-technique-could-unlock-use-of-tough-material-for-next-generation-electronics.html
Continue Reading