5CB in LCD

เป็นเรื่องที่ไม่อาจปฏิเสธได้ว่าปัจจุบัน LCD เข้ามามีบทบาทอย่างมากใจชีวิตของเราซึ่งเจ้าผลงานที่เหลือเชื่อนี้ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อใช้งานในกองทัพอังกฤษเพื่อทดแทนหน้าจอแสดงผล CRT ที่แสนจะใหญ่เทอะทะ

ย้อนกลับไปในปี 1922 Georges Friedel ได้ค้นพบคุณสมบัติสามประเภทของวัสดุประเภทผลึกเหลว ต่อมาในปี1927 Vsevolod Frederiks ได้ค้นพบคุณสมบัติทางแสงของผลึกเหลวเพื่อใช้เปิดปิดแสงได้แต่มันยังไม่เหมาะที่จะนำมาใช้ในอุณหภูมิปรกติ แต่มา George Heilmeier และ ทีมงานของสถาบันวิจัย RCA Laboratories ได้สร้างอุปกรณ์แสดงผลที่ใช้เทคนิคการเปิดปิดแสงได้เป็นผลสำเร็จ แต่การทำงานของอุปกรณ์ชนิดนี้ก็ยังไม่เสถียร จนปี 1970  George William Gray และทีมนักวิจัยจาก University of Hull ได้ค้นพบสารสำคัญที่มีความเสถียรและสามารถทำงานได้ที่อุณภูมิปรกตินั่นคือสาร 4-Cyano-4′-pentylbiphenyl หรือสาร 5CB สารต้นแบบของ LCD ในปัจจุบัน ซึ่งคุณยังสามารถพบสารชนิดนี้ได้ในจอแสดงผลราคาถูกทั่่วไป ถึงถือได้ว่าการพบสาร 5CB เป็นสารที่นำเราสู่หน้าจอแสดงผลยุคใหม่ -8

5CB in LCD

Incredibly, plans for a flat-screen colour displays date back to the late 1960s! When the British Ministry of Defence decided it wanted flat-screens to replace bulky and expensive cathode ray tubes in its military vehicles. It settled on an idea based on liquid crystals. It was already known that liquid crystal displays (LCDs) were possible, the problem was that they only really worked at high temperatures. So not much good unless you are sitting in an oven.

In 1970 the MoD commissioned George Gray at the University of Hull to work on a way to make LCDs function at more pleasant (and useful) temperatures. He did just that when he invented a molecule known as 5CB). By the late 1970s and early 1980s, 90% of the LCD devices in the world contained 5CB and you’ll still find it in the likes of cheap watches and calculator. Meanwhile derivates of 5CB make the phones, computers and TVs possible.

reference

• Mark Lorch

Polythene

Polythene หรือพลาสติก PE คือพลาสติกส่วนใหญ่ที่เราใช้อยู่ในปัจจุบัน เราผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆจากพลาสติกPEถึงปีละ 80ล้านตันเลยทีเดียว เราทุกคนคุ้นเคยกับพลาสติก PE เป็นอย่างดีแต่จะมีใครรู้หรือไม่ว่าพลาสติก PE นี้มีจุดเริ่มต้นจากความบังเอิญถึงสองครั้ง

เราพบพลาสติกครั้งแรกในปี 1898 โดยนักเคมีชาวเยอรมัน  Hans von Pechmann ซึ่งบังเอิญค้นพบจากการศึกษา Diazomethane หลังจากการตรวจสอบก็พบว่าเป็นสารที่เกิดขึ้นจาก -CH₂– สายยาวถูกเรียกในครั้งแรกว่า polymethylene ซึ่งกระบวนการที่ค้นพบนี้ไม่เป็นที่นิยมนักในการทำมาผลิตพลาสติกเพราะมีความซับซ้อน ต่อมาในปี 1933 EricFawcett และ Reginald Gibson ทีมนักวิจัยจากสถาบัน Imperial Chemical Industries (ICI) ได้พบกระบวนการผลิตจากการผสม ethylene และ benzaldehyde ภายใต้ความดันที่สูงมากๆ ซึ่งก็กระบวนการนี้ก็ไม่ง่ายนักที่จำนำมาผลิตเป็นอุตสาหกรรมจน Michael Perrin ได้พัฒนากระบวนการผลิตขึ้นสำเร็จในปี 1935 ซึ่งเป็นพื้นฐานของอุตสาหกรรม Low-density polyethylene (LDPE) ในปัจจุบัน

Polythene – the accidental invention

Most common plastic objects, from water pipes to food packaging and hardhats, are forms of polythene. The 80m tonnes of the stuff that is made each year is the result of two accidental discoveries.

The first occurred in 1898 when German chemist Hans von Pechmann, while investigating something quite different, noticed a waxy substance at the bottom of his tubes. Along with his colleagues he investigated and discovered that it was made up of very long molecular chains which they termed polymethylene. The method they used to make their plastic wasn’t particularly practical, so much like the penicillin story, no progress was made for some considerable time.

Then in 1933 an entirely different method for making the plastic was discovered by chemists at, the now defunct chemical company, ICI. They were working on high-pressure reactions and noticed the same waxy substance as von Pechmann. At first they failed to reproduce the effect until they noticed that in the original reaction oxygen had leaked into the system. Two years later ICI had turned this serendipitous discovery into a practical method for producing the common plastic that’s almost certainly within easy reach of you now.

reference

• Mark Lorch
• Hans von Pechmann
• EricFawcett และ Reginald Gibson
• Michael Perrin

การผลิตแอมโมเนียโดยการตรึงไนโตรเจนของ Haber–Bosch process 

ธาตุไนโตเจนมีบทบาทสำคัญอย่างมากต่อสารชีวเคมีซึ่งจำเป็นต่อสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็นองค์ประกอบสำคัญของ Chlorophyll ที่พืชใช้ในกระบวนการสังเคราห์ด้วยแสง หรือเป็นองค์ประกอบสำคัญในโครงสร้างของสารพันธุกรรม เช่น DNA, RNA, โปรตีน และอื่นๆ ถึงแม้ว่าธาตุไนโตรเจนจะเป็นธาตุทึ่พบมากที่สุดในอากาศที่เราหายใจถึงร้อยละเกือบแปดสิบเปอร์เซนต์ แต่เพราะก๊าซไนโตรเจนที่มีอยู่ในชั้นบรรยากาศนั้นเป็นก๊าซไนโตรเจนในอยู่ในรูปของ N₂ ซึ่งเป็นก๊าซที่มีพันธะเคมีที่เข็งแรงมาก(Triple bond) เกิดปฏิกิริยาได้ยาก ทำให้พืชหรือสัตว์ทั้งหลายนั้นแทบจะไม่สามารถใช้ประโยชน์จากไนโตรเจนที่มีอยู่ในอากาศได้เลย อีกทั้งการเกิดปฏิกิริยากับก๊าซไฮโดรเจนเพื่อนำมาใช้ประโยชน์นั้นก็ทำได้ยากเพราะเป็นปฏิกิริยาเคมีแบบ ย้อนกลับได้(Reversible reaction) ทำให้กระบวนการผลิดในระดับอุตสาหกรรมยิ่งเป็นไปได้ยากขึ้นไปอีก จึงทำให้การทำการเกษตรในสมัยก่อนนั้นถูกจำกัด ไม่เพียงพอต่อความต้องการอาหารของมนุษย์ ซึ่งต่อมาในปี 1910  Fritz Haber และ Carl Bosch นักเคมีชาวเยอรมันได้ค้นพบกระบวนการในการตรึงไนโตรเจนเข้ากับก๊าซไฮโดรเจนกลายเป็นสารประกอบแอมโมเนีย โดยอาศัยตัวเร่งปฏิกิริยาจากโลหะ Ruthenium ภายใต้ความดันและอุณหภูมิสูง ผ่านปฏิกิริยาเคมมี :

N₂ + 3 H₂ ⇋ 2 NH₃   (ΔH = −92.4 kJ·mol⁻¹)

ปัจจุบัน80%ของไนโตรเจนที่อยู่ในร่างกายของเรานั้นมาจากกระบวนการของ Haber–Bosch ทั้งสิ้น ดังนั้นกระบวนการง่ายๆทางเคมีอันนี้ทำให้เราสามารถผลิตปุ๋ยพืชทำให้เรามีอาหารที่เพียงพอต่อความต้องการของคน จึงถือได้ว่าการค้นพบนี้เป็นปัจจัยที่สำคัญอย่างมากต่อการเพิ่มของของประชากรช่วงหนึ่งร้อยปีที่ผ่านมา

ถึงแม้ว่าแอมโมเนีย(ไนโตรเจน)จากกระบวนการ Haber process โดยส่วนใหญ่แล้วจะถูกใช้ในอุตสาหกรรมทางการเกษตรแต่ในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง(1914-1918) แอมโมเนียจากกระบวนการนี้เป็นถือเป็นวัตถุดิบหลักในการผลิตระเบิดของเยอรมันนีและพันธมิตรสงครามของเยอรมันอีกด้วย  – Kru Ou๋

The Haber-Bosch process

Nitrogen plays a critical role in the biochemistry of every living thing. It is also the most common gas in our atmosphere. But nitrogen gas doesn’t like reacting with very much, which means that plants and animals can’t extract it from the air. Consequently a major limiting factor in agriculture has been the availability of nitrogen.

In 1910, German chemists Fritz Haber and Carl Bosch changed all this when they combined atmospheric nitrogen and hydrogen into ammonia. This in turn can be used as crop fertiliser, eventually filtering up the food chain to us.

Today about 80% of the nitrogen in our bodies comes from the Haber-Bosch process, making this single chemical reaction probably the most important factor in the population explosion of the past 100 years.

reference

• Mark Lorch
• Fritz Haber
• Carl Bosch
• Haber process

เพนิซิลลิน

ยาในกลุ่มของยาปฏิชีวนะนี้ได้ช่วยชีวิตของเราไว้ หากไร้ซึ่งยานี้เพียงแค่อาการบาดเจ็บเล็กน้อยก็สามารถรุกรามได้อย่างรุนแรง ตัวยาเพนิซิลลินนี้ถูกค้นโดยบังเอิญในปี 1928 โดย Alexander Fleming ในฐานะผู้ค้นพบตัวยาเพนิซิลลินจากการสังเกตุการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรียในจานเพาะเชื้อที่มีเชื้อรา Penicillium rubens เจริญอยู่ โดยพบว่าเชี้อรานี้จะผลิตยาเพนิซิลลินออกมาระงับการเจริญเติบโตของแบคทีเรียที่อยู่ใกล้เคียง ถึงแม้ว่า Alexander Fleming จะเป็นผู้ค้นพบแต่ก็ไม่สามารถหาวิธีการสกัดยาเพนิซิลลินนี้อออกมาในปริมาณที่สามารถใช้งานได้จนกระทั่งปี 1939 Howard Florey และทีมก็สามารถค้นคว้าหาวิธีในการสกัดตัวยาเพนิซิลลินออกมาในปริมาณมาก ซึ่งได้ช่วยชีวิตทหารในสงครามโลกครั้งที่สองให้รอดชีวิตได้เป็นจำนวนมากถึงแม้ว่ากระบวนการผลิตตัวยานั้นจะผลิตจากอ่างอาบน้ำ ถังนมและชั้นวางหนังสือก็ตาม – Kru Ou๋

Penicillin

There’s a good chance that penicillin has saved your life. Without it, a prick from a thorn or sore throat can easily turn fatal. Alexander Fleming generally gets the credit for penicillin when, in 1928, he famously observed how a mould growing on his petri dishes suppressed the growth of nearby bacteria. But, despite his best efforts, he failed to extract any usable penicillin. Fleming gave up and the story of penicillin took a 10-year hiatus. Until in 1939 it took Australian pharmacologist Howard Florey and his team of chemists to figure out a way of purifying penicillin in useable quantities.

However, as World War II was raging at the time, scientific equipment was in short supply. The team therefore cobbled together a totally functional penicillin production plant from from bath tubs, milk churns and book shelves. Not surprisingly the media were extremely excited about this new wonder drug, but Florey and his colleagues were rather shy of publicity. Instead Fleming took the limelight.

reference

• Mark Lorch
• Nobel prize 1945
• BBC Historic Figure Alexander Fleming
• Sir Howard Florey – BiographicalSir Howard Florey – Biographical

รู้หรือไม่ว่ามนุษย์พบวิธีการสังเคราะห์ ammonia ขึ้นในปี 1918 โดย Fritz Haber ทำให้เราสามารถผลิตอาหารเลี้ยงคนทั่วโลกได้ และ การค้นพบวิธีสังเคราะห์ polythene พลาสติกที่มนุษย์ใช้มากที่สุดนั้นเราค้นพบมันโดยบังเอิญ แล้วสารเคมีอื่นๆมนุษย์เราค้นพบอย่างไร เรามาทำความรู้จัก5สารเคมีที่นำเราสู่โลกยุคใหม่กันนะครับ – Kru Ou๋

Did you know that the discovery of a way to make ammonia was the single most important reason for the world’s population explosion from 1.6 billion in 1900 to 7 billion today? Or that polythene, the world’s most common plastic, was accidentally invented twice?

reference

• Mark Lorch

พวกเราต่างเคยได้ยิ่งเรื่องเล่ามาว่าน้ำวนในซีกโลกเหนือจะหมุนวนทวนเข็มนาฬิกา แต่ใจซีกโลกใต้น้ำวนจะหมุนวนทิศตามเข็มนาฬิกาเพราะผลจาก Coriolis effect แต่บ้างก็ว่าไม่ใช่แต่เป็นเพราะรูปร่างของภาชนะบรรจุน้ำแล้วฝ่ายไหนละที่ถูกต้อง เพื่อตอบคำถามนี้ Derek and Dustin ได้ร่วมมือกันสร้างวีดีโดขึ้นคู่หนึ่งจากสองซีกโลก โดยการเปิดวีดีโอสองชุดด้านล่านี้พร้อมๆกัน เรามาหาคำตอบไปพร้อมๆกันนะครับ -Kru Ou๋

We’re all told as kids that water in the northern hemisphere flows counterclockwise, whereas in the southern hemisphere it flows clockwise. This, people often say, is due to something called the Coriolis effect. But as you get older, some will then tell you that this is bunk, and it depends entirely on the the shape of the bowl.

So, who’s right? Does water in the northern hemisphere really swirl in the opposite direction to that in the southern hemisphere?

To definitively answer this question, and after three years in the making, the clever chappies Derek and Dustin from Veritasium and Smarter Every Day have teamed up and produced two corresponding videos – one from each hemisphere.

For these videos to work correctly you’ll need to be able to sync them and watch them both at the same time. So this’ll probably work best if you sit down at a desktop computer or laptop; remember those?

OK, so here we go… get ready… and play!

reference

• Veritasium
• SmarterEveryDay
• http://www.iflscience.com/