ความเป็นมาของศูนย์รวมผู้เชี่ยวชาญฯ

ประเทศไทยได้ลงมติรับรองเป้าหมายการพัฒนาอย่างยั่งยืน (Sustainable Development Goals: SDGs) ปี 2559 - 2573 ภายใต้ความร่วมมือของสหประชาชาติ โดยต้องบรรลุในอีก 9 ปีข้างหน้า SDGs เป็นวาระการพัฒนาใหม่ของโลกที่จะเป็นแรงกดดันในห่วงโซ่การผลิตในอนาคตที่มุ่งเน้นความเชื่อมโยงทั้งด้านเศรษฐกิจ สังคม และสิ่งแวดล้อม โดยมีหลักการ 5Ps ได้แก่ ประชาชน โลก ความมั่งคั่ง สันติภาพ และความเป็นหุ้นส่วน การขับเคลื่อนการพัฒนาภายใต้กรอบเป้าหมายการพัฒนาที่ยั่งยืนของประเทศไทยในห้วงกระแสของโลกไร้พรมแดน จะต้องปรับจุดยืนอย่างยั่งยืนทั้งบทบาทและพัฒนาขีดความสามารถภายใต้กติกาของโลกมาสร้างประโยชน์สุขให้กับคนในชาติได้ ดังนั้นจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องอาศัยความร่วมมือจากทุกภาคส่วนในการดำเนินการร่วมกันอย่างเป็นเอกภาพ มีการจัดลำดับความสำคัญและแบ่งหน้าที่รับผิดชอบอย่างชัดเจนของผู้ที่เกี่ยวข้องกับประเด็นปัญหานั้น ๆ ในฐานะบุคลากรด้านการวิจัยความท้าทายและโอกาสของประเทศไทยด้านการพัฒนาการวิจัยพื้นฐานให้เข้มแข็งจึงเป็นบริบทหนึ่งที่มาเสริมปัจจัยการขับเคลื่อนศักยภาพของประเทศ การพัฒนาประเทศจะส่งผลให้ไทยอยู่ในสังคมโลกปัจจุบันได้ ดังนั้นเพื่อให้การขับเคลื่อนภารกิจของมนุษยชาติผ่านไปได้ จึงต้องปฏิรูปและปรับเปลี่ยนเพื่อจะใช้ประโยชน์จากจุดแข็งและจุดเด่นของประเทศให้เกิดผลต่อการพัฒนาประเทศอย่างเต็มที่

ในปัจจุบันได้มีการนำคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปประยุกต์ใช้ประโยชน์หลากหลายด้าน โดยประเภทของการประยุกต์ใช้งานขึ้นอยู่กับสมบัติเฉพาะของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในแต่ละย่านความถี่ รังสีย่านความถี่หนึ่งที่นิยมนำไปประยุกต์ใช้งานที่เกี่ยวกับสาขาชีวเคมี ชีววิทยา วัสดุศาสตร์ การเกษตร อาหาร และการแพทย์ คือ 1. ย่านรังสีอินฟราเรด ซึ่งแบ่งออกเป็น 3 ช่วงความถี่ ได้แก่ อินฟราเรดช่วงใกล้ (Near infrared; NIR) อินฟราเรดช่วงกลาง (Mid infrared; MIR) และอินฟราเรดช่วงไกล (Far infrared; FIR) และ 2. ย่านเทร่าเฮิรตซ์ (Terahertz; THz) โดยช่วงความถี่นิยมนำไปใช้งานในการทดลองแบบสเปกโตรสโกปีในปัจจุบัน คือ รังสีย่าน MIR ซึ่งมีความถี่ตรงกับความถี่การสั่นที่เป็นลายนิ้วมือ (fingerprint) ของพันธะโมเลกุลต่าง ๆ โดยเฉพาะชีวโมเลกุล จึงถูกนำไปใช้ในการศึกษาโครงสร้างทางโมเลกุลและพันธะระหว่างโมเลกุลของสารตัวอย่าง โดยเฉพาะสารตัวอย่างทางด้านวิทยาศาสตร์ชีวภาพและวิทยาศาสตร์การแพทย์ ส่วนรังสีเทร่าเฮิรตซ์มีความถี่ที่สอดคล้องกับการสั่นแบบหมุน (rotation vibration) ในโมเลกุลแก๊ส การสั่นของโฟนอน (phonon) และการคลายตัวภายในแถบพลังงาน (intraband relaxation) ในของแข็งและวัสดุกึ่งตัวนำ (semiconductors) จึงเหมาะสำหรับการนำไปศึกษาอิเล็กตรอนในสถานะกระตุ้นสำหรับประยุกต์ใช้ด้านวัสดุควอนตัม รวมทั้งการศึกษาพันธะไฮโดรเจนในโมเลกุลแก๊สและของเหลว การพัฒนาเทคนิคและระเบียบวิธีในการนำรังสีทั้งย่านความถี่นี้ไปประยุกต์ใช้งานให้เหมาะสมจึงมีความสำคัญมาก โดยเฉพาะการนำไปใช้ในงานวิจัยระดับแนวหน้าและการประยุกต์ขั้นสูง ซึ่งต้องใช้รังสีที่มีคุณลักษณะเฉพาะเป็นพิเศษ เช่น มีสเปกตรัมช่วงกว้าง มีความสว่างสูง (high brightness) มีความอาพันธ์ (coherence) หรือมีความยาวพัลส์ (pulse) ที่สั้น เป็นต้น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้กระบวนการผลิตรังสี อุปกรณ์เครื่องมือ เทคโนโลยี และเทคนิคการทดลองที่ถูกออกแบบและพัฒนาขึ้นมาเป็นพิเศษตามประเภทของการนำรังสีไปประยุกต์ใช้

การนำรังสีในสองย่านที่กล่าวมานี้ไปประยุกต์ใช้มี 2 ด้านหลัก คือ ด้านสเปกโทรสโกปี (spectroscopy) และการสร้างภาพ (imaging) โดยในปัจจุบันมีความต้องการใช้งานสเปกโตรสโกปีสำหรับการทดลองที่มีสารตัวอย่างปริมาณน้อย หรือสภาพสารตัวอย่างในรูปของเหลว โดยเฉพาะอย่างยิ่งการศึกษาสารตัวอย่างชีวโมเลกุลและชีว‍การแพทย์ ซึ่งการพัฒนาแหล่งกำเนิดรังสีทั้งสองย่านและเทคนิคการวัดและนำรังสีไปประยุกต์ใช้มีการเติบโตอย่างรวดเร็ว ทำให้การสร้างองค์ความรู้ใหม่จากปฏิสัมพันธ์ระหว่างรังสีอินฟราเรดช่วงกลางและรังสีเทร่าเฮิรตซ์กับสสารมีความจำเป็นอย่างยิ่ง ในส่วนการสร้างภาพนั้นนิยมใช้รังสีเทร่าเฮิรตซ์เนื่องจากมีสมบัติพิเศษที่สามารถเคลื่อนที่ผ่านอโลหะ แต่มีการสะท้อนกลับเมื่อตกกระทบโลหะและถูกดูดกลืนเมื่อเคลื่อนที่ผ่านน้ำและของเหลว จึงสามารถสร้างภาพแยกแยะวัตถุที่มีความหนาแน่นต่างกันได้ การสร้างภาพในย่านเทร่าเฮิรตซ์มีข้อจำกัดหลายประการ เช่น การลดทอนของสัญญาณเทร่าเฮิรตซ์ในอากาศ และการขาดอุปกรณ์ที่ไวต่อการตรวจวัดในแบบคมชัด เป็นต้น ดังนั้นการพัฒนาอุปกรณ์และเทคนิคเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการนำรังสีเทร่าเฮิรตซ์ไปสร้างภาพสำหรับวิเคราะห์วัสดุภายใต้สิ่งห่อหุ้มจึงมีความสำคัญมากเช่นกัน ซึ่งนำไปสู่เป้าหมายหลักภายใต้ข้อเสนอโครงการนี้ คือ การสร้างเครือข่ายความร่วมมือระหว่างสถาบันและหน่วยงานวิจัยด้านการพัฒนาอุปกรณ์การผลิตและตรวจวัดรังสีอินฟราเรดและเทร่าเฮิรตซ์สำหรับงานวิจัยด้านสเปกโทรสโกปีและการสร้างภาพ โดยใช้เครื่องมือและเทคนิคที่พัฒนาขึ้นเองในประเทศและการใช้เครื่องมือขั้นสูงในต่างประเทศ ในส่วนของการพัฒนาเครื่องมือนั้น ได้เน้น 3 ส่วน คือ ระบบผลิตและลำเลียงรังสี สถานีทดลอง และระบบวัดและวิเคราะห์สัญญาณรังสี ซึ่งรวมทั้งการพัฒนาอุปกรณ์ส่งและรับสัญญาณของรังสี และการพัฒนาเทคนิคการสร้างภาพด้วยรังสีเทร่าเฮิรตซ์

เนื่องจากโครงการพัฒนาระบบเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระที่ดำเนินการอยู่ จะเป็นระบบเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระแรกของประเทศไทยและประชาคมอาเซียน สถานีทดลองและเทคนิคทดลองที่จะต้องพัฒนาตามมาย่อมจะเป็นสถานีทดลองและเทคนิคที่ไม่เคยมีมาก่อนในประเทศ ซึ่งถือเป็นความท้าทายอย่างยิ่งสำหรับทีมวิจัยที่ต้องรวบรวมนักวิจัยที่มีความเชี่ยวชาญจากหลากหลายสาขา ทั้งในด้านเครื่องเร่งอนุภาค ด้านการผลิตรังสี ด้านทัศนศาสตร์ วิศวกรรมศาสตร์ จนถึงนักวิจัยผู้ประยุกต์ใช้งานเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระในการศึกษาด้านต่าง ๆ ทั้งฟิสิกส์ เคมี วัสดุศาสตร์ ชีววิทยาและเทคโนโลยีชีวภาพ ดาราศาสตร์ ฯลฯ จากหลายหน่วยงาน เพื่อให้เกิดมุมมองที่กว้างและมีความเชี่ยวชาญที่หลากหลาย รวมทั้งสามารถสร้างเครือข่ายเพื่อชักนำความช่วยเหลือจากกลุ่มวิจัยหรือสถาบันในต่างประเทศที่มีความเชี่ยวชาญเข้ามาร่วมกันพัฒนาเทคโนโลยีนี้ให้เกิดขึ้นในประเทศไทย