คลื่นเทระเฮิรตซ์ ที่มีความถี่อยู่ในช่วงระหว่างคลื่นอินฟราเรดและไมโครเวฟ และมีคุณสมบัติที่น่าสนใจและแตกต่างจากคลื่นย่านอื่นๆ

 

จะเป็นอย่างไร?…หากเราสามารถมองทะลุวัตถุที่ถูกซุกซ่อนได้ แยกชนิดสารเคมีได้ ส่องผ่านเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตได้โดยที่เซลล์ไม่ถูกทำลาย อาจฟังดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์แต่เทคโนโลยีที่มีคุณสมบัติเหล่านี้มีอยู่จริง นั่นคือ “คลื่นเทระเฮิรตซ์ (Terahertz)” คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มองด้วยตาไม่เห็น อีกทั้งในอดีตเคยเป็นช่องว่างของสเปกตรัมจนถูกเรียกว่า “ช่องว่างทางเทคโนโลยี” ทว่าในวันนี้กำลังจะถูกเติมเต็ม และอาจกลายเป็นหนึ่งในคลื่นสำคัญของโลกวิทยาศาสตร์ การแพทย์ อุตสาหกรรม และระบบสื่อสารในอนาคตอันใกล้

 

 

บริษัทชั้นนำอย่าง Nokia [1], DOCOMO พร้อมกับพันธมิตรจากประเทศญี่ปุ่น, หรือแม้กระทั่งกลุ่มของบริษัท R&D ในประเทศจีน [3] ได้ร่วมกันเดินหน้าวิจัยเทระเฮิรตซ์เพื่อพัฒนาระบบสื่อสาร 6G ขณะที่บริษัท Thruvision [4] ก็ได้นำคลื่นชนิดนี้มาพัฒนาระบบสแกนตัวบุคคลในสนามบินและสถานที่สาธารณะแล้ว และบริษัท Advantest Corporation [5] จากญี่ปุ่น หรือ TeraView [6] จากประเทศอังกฤษ ก็ได้นำคลื่นเทระเฮิรตซ์มาใช้ในการตรวจสอบโครงสร้างของชิปเซมิคอนดักเตอร์ คุณภาพแบตเตอรี่ EV รวมถึงนำไปใช้ตรวจสอบชั้นสีในอุตสาหกรรมยานยนต์โดยไม่ทำลายชิ้นงาน

 

คลื่นตรงกลางระหว่างไมโครเวฟกับอินฟราเรด :

 

ตลอดประวัติศาสตร์ของเทคโนโลยี คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแต่ละย่านความถี่ล้วนเคยเป็น “ของใหม่” ที่เปลี่ยนโลกในยุคของตัวเอง คลื่นวิทยุเปิดประตูโลกในยุคปลายศตวรรษที่ 19 จากการสื่อสารแบบสายส่งสู่การสื่อสารแบบไร้สาย และเกิดเป็นอุตสาหกรรมกระจายเสียงข้ามทวีป คลื่นไมโครเวฟกลายเป็นรากฐานของเรดาร์และระบบดาวเทียม ขณะที่คลื่นอินฟราเรดถูกนำมาใช้ในการพัฒนาเทคนิคการตรวจวัดทางอุตสาหกรรม ทางการแพทย์ หรือใช้ในการสื่อสารด้วยแสง เช่น การสั่งงานอุปกรณ์ไฟฟ้าผ่านรีโมทคอนโทรล ในวันนี้ คลื่นอีกย่านหนึ่งในสเปกตรัมของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า กำลังได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นเป็นอย่างมากจากนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรทั่วโลก นั่นคือคลื่นเทระเฮิรตซ์

 

คลื่นเทระเฮิรตซ์ เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่อยู่ระหว่างคลื่นไมโครเวฟและคลื่นอินฟราเรด มีความถี่ประมาณ 0.1 ถึง 10 เทระเฮิรตซ์ และมีความยาวคลื่น 0.3 ถึง 3 มิลลิเมตร ซึ่งตำแหน่งกึ่งกลางระหว่างสองโลกคลื่นนี้เองที่ทำให้คลื่นเทระเฮิรตซ์มีคุณสมบัติพิเศษ โดยในมุมวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ถือว่าเป็นความถี่ที่สูงมาก แต่กลับเป็นความถี่ที่ต่ำมากในทางฟิสิกส์เชิงแสงหรือโฟโตนิกส์

 

คลื่นเทระเฮิรตซ์นั้นไม่ใช่สิ่งใหม่ในโลกฟิสิกส์ โดยในปี 1887 ไฮน์ริช เฮิรตซ์ (Heinrich Hertz) ได้พิสูจน์การมีอยู่ของคลื่นวิทยุและแม่เหล็กไฟฟ้า ทำให้เราได้เข้าใจเรื่องของสเปกตรัม อย่างไรก็ตาม คลื่นเทระเฮิรตซ์ถูกมองข้ามมานานเนื่องจากมีพลังงานต่ำ ตรวจจับได้ยาก และขาดแหล่งกำเนิดรวมถึงอุปกรณ์รับสัญญาณที่มีประสิทธิภาพ จึงแทบไม่ถูกนำมาใช้งานจริง อีกทั้งเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องยังมีความเฉพาะทางและมีต้นทุนสูง ทำให้การวิจัยและการนำไปประยุกต์ใช้งานเป็นไปอย่างจำกัด และยังไม่ถูกรับรู้ในวงกว้าง ต่างจาก Wi-Fi, 5G หรือ Bluetooth ที่ผู้บริโภคคุ้นเคยและเข้าถึงได้โดยตรง

 

จนกระทั่งในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ความก้าวหน้าของการพัฒนาเลเซอร์ เซมิคอนดักเตอร์ และโฟโตนิกส์ขั้นสูงได้ช่วยผลักดันให้คลื่นเทระเฮิรตซ์ค่อยๆ ก้าวออกจากห้องทดลองสู่การใช้งานจริง โดยเฉพาะในบริบทที่อุตสาหกรรมต้องการ การตรวจวัดที่แม่นยำ รวดเร็ว และไม่ทำลายชิ้นงาน คลื่นที่เคยอยู่ในเงาจึงเป็นที่สนใจมากขึ้น

 

คุณสมบัติที่ทำให้คลื่นเทระเฮิรตซ์ถูกจับตามอง :

 

สิ่งที่ทำให้คลื่นเทระเฮิรตซ์น่าสนใจเป็นพิเศษคือเป็นรังสีชนิดไม่ก่อให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนจึงมีความปลอดภัยต่อเซลล์สิ่งมีชีวิต สามารถทะลุผ่านวัสดุไม่นำไฟฟ้าหลายชนิด เช่น พลาสติก กระดาษ เซรามิก ได้ดี รวมถึงมีความไวต่อการตรวจจับและระบุชนิดของสารเคมี คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้คลื่นเทระเฮิรตซ์กลายเป็นเครื่องมือสำคัญที่เชื่อมโยงงานวิจัยขั้นสูงกับการใช้งานจริงในหลายสาขา ตั้งแต่ด้านการแพทย์ที่ช่วยสร้างภาพเนื้อเยื่อและแยกแยะเนื้อเยื่อที่ผิดปกติ เพื่อการวินิจฉัยและติดตามโรคโดยไม่ต้องผ่าตัดหรือใช้สารทึบรังสี อุตสาหกรรมการผลิตใช้ตรวจสอบความหนาชั้นเคลือบวัสดุ โครงสร้างภายในเม็ดยา หรือรอยร้าวในวัสดุแบบไม่ทำลาย ด้านเกษตรและอาหารใช้ตรวจวัดความชื้น สิ่งปนเปื้อน และคุณภาพภายในอาหารหรือเมล็ดพืชโดยไม่ต้องเปิดบรรจุภัณฑ์ ไปจนถึงด้านความมั่นคงปลอดภัยที่สามารถใช้คัดกรองตรวจอาวุธและโครงสร้างสำคัญโดยไม่ต้องรื้อถอนหรือถอดชิ้นส่วน และด้วยความที่ย่านความถี่เทระเฮิรตซ์มีแบนด์วิดท์กว้าง รองรับการใช้งานที่ต้องการข้อมูลจำนวนมากและตอบสนองรวดเร็ว เช่น โลกเสมือนจริง (VR) และการควบคุมอุปกรณ์หรือหุ่นยนต์จากระยะไกล ทำให้คลื่นย่านนี้ถูกจับตามองในฐานะเทคโนโลยีหลักของเครือข่ายไร้สายยุค 6G และยุคถัดไป

 

ก้าวข้ามความท้าทายสู่ “โอกาสใหม่และอนาคต” ที่กำลังเริ่มต้น :

 

แม้ว่าการนำเทคโนโลยีคลื่นเทระเฮิรตซ์มาใช้งานจริงอยู่ในช่วงพัฒนา ยังต้องเผชิญความท้าทาย ทั้งด้านเทคโนโลยีขั้นสูง วัสดุเฉพาะ และต้นทุน อีกทั้งยังจำเป็นต้องพัฒนามาตรฐานและแนวทางการใช้งานเพิ่มเติม

 

แต่ในเวทีโลก ประเทศผู้นำทางเทคโนโลยี เช่น สหรัฐอเมริกา สหภาพยุโรป จีน และญี่ปุ่น ต่างเร่งพัฒนาแหล่งกำเนิดคลื่นเทระเฮิรตซ์ที่สามารถให้กำลังสูง ปรับจูนความถี่ได้ มีขนาดเล็กลง ควบคู่กับพัฒนาโครงสร้างขั้นสูง เช่น Plasmonic Grating และ Metamaterial เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของระบบ

 

 

ขณะเดียวกันตลาดเทระเฮิรตซ์ทั่วโลกมีการเติบโตอย่างรวดเร็ว ทั้งการประยุกต์ใช้งานและการผลิตอุปกรณ์เทระเฮิรตซ์ โดยคาดว่าในอีก 5–10 ปีข้างหน้ามูลค่าตลาดจะเพิ่มขึ้นเกือบสองเท่า จากมูลค่าราว 819 ล้านดอลลาร์สหรัฐในปี ค.ศ.2025 ไปสู่กว่า 1,700 ล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี ค.ศ.2030 หรือเติบโตเฉลี่ยกว่า 15% ต่อปี [7] การเติบโตเหล่านี้มีแรงหนุนจากการพัฒนาแหล่งกำเนิดคลื่นและระบบตรวจวัดที่มีขนาดเล็กลงและประสิทธิภาพสูงขึ้น มีแนวโน้มที่จะพร้อมใช้งานได้จริงทั้งในด้านอุตสาหกรรมมูลค่าสูง ด้านความปลอดภัย ด้านการแพทย์ และด้านการวิจัยเชิงลึก

 

สถานการณ์คลื่นเทระเฮิรตซ์ในประเทศไทย :

 

ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา ได้เริ่มมีมหาวิทยาลัยและสถาบันวิจัยหลายแห่งในประเทศไทยที่ให้ความสำคัญกับการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ เช่น มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ มหาวิทยาลัยมหิดล มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ/ลาดกระบัง/ธนบุรี และศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค สวทช.) ส่งผลให้งานวิจัยเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ในประเทศไทยพัฒนาไปอย่างมาก ทั้งในส่วนของการพัฒนาอุปกรณ์กำเนิดและรับสัญญาณเทระเฮิรตซ์ อุปกรณ์เสริม แพลตฟอร์มฐานข้อมูล หรือเครื่องมือวิเคราะห์สัญญาณเทระเฮิรตซ์ ที่มีต้นทุนต่ำและสามารถสร้างได้โดยใช้เครื่องมือหรือโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ภายในประเทศไทย 

 

นอกจากนี้ ศูนย์รวมผู้เชี่ยวชาญเครื่องเร่งอนุภาค ศูนย์ความเป็นเลิศทางฟิสิกส์ ยังมีบทบาทสำคัญในการสนับสนุนความร่วมมือระหว่างเครือข่ายวิจัยเหล่านี้ พร้อมกับส่งเสริมการขยายความร่วมมือทั้งในและต่างประเทศ ซึ่งความร่วมมือที่เกิดขึ้นในระยะสั้นมีส่วนช่วยขับเคลื่อนงานวิจัยแนวหน้าด้านฟิสิกส์รวมทั้งเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์

 

ขณะเดียวกันความร่วมมือระยะยาวจะช่วยขับเคลื่อนอุตสาหกรรมในประเทศไทย และตอบโจทย์ความต้องการเร่งด่วนและความท้าทายที่ประเทศไทยกำลังเผชิญอยู่ในปัจจุบันได้ ความร่วมมือระหว่างสถาบันวิจัย มหาวิทยาลัย และภาคอุตสาหกรรมทั้งในและต่างประเทศ จะเป็นกุญแจสำคัญที่ช่วยให้เทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ก้าวออกจากห้องปฏิบัติการสู่การใช้งานจริงในเชิงพาณิชย์ และการที่ไทยมีเครือข่ายนักวิจัย อุปกรณ์ และฐานข้อมูลที่พัฒนาขึ้นเองในประเทศ ถือเป็นจุดแข็งที่จะช่วยสร้างความสามารถในการแข่งขันและพึ่งพาตนเองด้านเทคโนโลยี และเปิดโอกาสให้ภาคเอกชนไทยเข้ามามีบทบาทในอุตสาหกรรมนี้ได้อย่างเป็นรูปธรรม

 

ตัวอย่างงานวิจัย/โครงการที่อยู่ระหว่างพัฒนา :

 

ปัจจุบันประเทศไทยมีงานวิจัยด้านเทระเฮิรตซ์ที่น่าสนใจหลายแนวทาง ซึ่งสอดรับกับตลาดเทระเฮิรตซ์ของโลกที่กำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว และมีโอกาสต่อยอดในธุรกิจดังต่อไปนี้

 

????ด้านการเกษตรและอาหาร: เนคเทค สวทช. ร่วมกับหน่วยงานพันธมิตรในการศึกษาศักยภาพของการพัฒนาระบบตรวจวิเคราะห์คุณภาพของผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรและอาหารด้วยคลื่นเทระเฮิรตซ์ ซึ่งเปิดโอกาสให้อุตสาหกรรมนำไปใช้ตรวจสอบและควบคุมคุณภาพการผลิตได้โดยไม่ทำลายตัวอย่าง อาทิ การตรวจหาสิ่งแปลกปลอม ความชื้น หรือสารปนเปื้อนในผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรและอาหาร

 

ด้านความปลอดภัยและการแพทย์: 

 

คลื่นเทระเฮิรตซ์สามารถตรวจจับวัตถุซุกซ่อนที่อาจเป็นอันตรายต่อชีวิตและทรัพย์สิน ตลอดจนมีศักยภาพในการตรวจหาความผิดปกติในร่างกายได้ โดยระดับพลังงานของคลื่นเทระเฮิรตซ์มีความปลอดภัยกว่าคลื่นเอกซเรย์ จึงมีแนวโน้มที่จะถูกไปใช้ในการตรวจคัดกรองด้านความปลอดภัย ตลอดจนการวินิจฉัยทางการแพทย์ในอนาคต

 

ด้านโครงสร้างพื้นฐาน: 

 

ในปัจจุบันเครือข่ายนักวิจัยไทยได้ร่วมกันวางโครงสร้างพื้นฐานสำหรับเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ในหลายด้าน ทั้งการพัฒนาอุปกรณ์ส่งและรับสัญญาณเทระเฮิรตซ์โดยใช้เทคโนโลยีภายในประเทศ หรือการสร้างฐานข้อมูลสเปกตรัมในย่านเทระเฮิรตซ์สำหรับอุตสาหกรรมเกษตรและอาหารที่ขับเคลื่อนโดยเนคเทค สวทช. ไปจนถึงการพัฒนาแหล่งกำเนิดคลื่นพลังงานสูงและสถานีทดลองเทระเฮิรตซ์ ที่ขับเคลื่อนโดยห้องปฏิบัติการเครื่องเร่งอิเล็กตรอนเชิงเส้น (PCELL) มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ โครงสร้างพื้นฐานเหล่านี้จะช่วยรองรับการบริการให้กับทั้งภาครัฐและภาคเอกชน และช่วยยกระดับการวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีเทระเฮิรตซ์ในอนาคต

 

ด้านโทรคมนาคม: 

 

นักวิจัยไทยได้มีความร่วมมือกับหน่วยงานพันธมิตรจากญี่ปุ่น เช่น National Institute of Information and Communications (NICT) และ Waseda University เพื่อร่วมทดสอบอุปกรณ์ที่ใช้ในระบบสื่อสารความเร็วสูง 6G ด้วยคลื่นเทระเฮิรตซ์ ภายใต้สภาวะแวดล้อมที่หลากหลาย โดยกลุ่มโทรคมนาคมเป็นกลุ่มที่คาดว่าจะมีการเติบโตสูง [7] สะท้อนให้เห็นถึงโอกาสที่ไทยสามารถเข้าไปมีบทบาทได้ในห่วงโซ่อุปทานของเทคโนโลยีนี้ โดยเฉพาะในภูมิภาคเอเชียแปซิฟิกที่คาดว่าจะเป็นตลาดที่เติบโตเร็วที่สุดในโลก

 

โอกาสใหม่เหล่านี้จึงสะท้อนศักยภาพสำคัญของประเทศไทยที่จะเข้าไปมีบทบาท หากสามารถเชื่อมโยงงานวิจัยกับภาคอุตสาหกรรมและการลงทุนได้อย่างเป็นระบบ เทคโนโลยีนี้อาจกลายเป็น “โอกาสใหม่” ของเศรษฐกิจและนวัตกรรมของประเทศไทยในอนาคต

 

ที่มา the standard

วันที่ 17 มีนาคม 2569