Ymchwil newydd yn archwilio terfynau nanoddeunyddiau ac effeithiau atomig ar gyfer nanodechnoleg

Mae ymchwil gan wyddonwyr ym Mhrifysgol Abertawe wedi dangos y bydd gwelliannau mewn strwythur nanowifrau'n caniatáu gweithgynhyrchu nanodechnoleg fwy sefydlog a gwydn i'w defnyddio mewn dyfeisiau lled-ddargludydd yn y dyfodol.

Nanomaterial and atomic effects for nanotechnology
Llun: Nanostiliwr LT amlddefnydd unigryw a ddefnyddiwyd i ddarparu mesuriadau trydanol nanowifrau a oedd yn gysylltiedig â delweddu cydraniad atomig.

Dr Alex Lord a'r Athro Steve Wilks o’r Ganolfan Nanoiechyd a  arweiniodd yr ymchwil cydweithredol  a gyhoeddwyd yn  Nano Letters. Diffiniodd y tîm ymchwil derfynau technoleg cyswllt trydanol â nanowifrau ar raddfeydd atomig, gan ddefnyddio offeryniaeth o safon fyd-eang a chydweithrediadau rhyngwladol y gellir eu defnyddio i ddatblygu dyfeisiau uwch ar sail y nanoddeunyddiau. Mae cysylltau trydanol sefydlog a rhagweladwy yn hanfodol ar gyfer unrhyw gylched trydanol a dyfais electronig gan eu bod yn rheoli llif y trydan sy’n sylfaen i'w gallu i weithredu.

Canfu eu harbrofion, am y tro cyntaf, fod newidiadau atomig yn ymyl gronynnau'r catalydd metel yn gallu newid dargludiad trydanol bron yn gyfan gwbl; ac yn bwysicaf oll, maent yn datgelu tystiolaeth ffisegol o effeithiau problem hirsefydlog ar gyfer cysylltau trydanol a adnabyddir fel anhomogenedd rhwystr. Datgelodd yr astudiaeth derfynau trydanol a ffisegol y deunyddiau a fydd yn caniatáu i nanobeirianwyr ddewis priodweddau dyfeisiau nanowifr y gellir eu gweithgynhyrchu.

Meddai Dr Lord, a benodwyd yn ddiweddar yn uwch-gymrawd Sêr Cymru II a ariennir yn rhannol gan Gronfa Datblygu Ewrop drwy Lywodraeth Cymru: “Roedd gan yr arbrofion sylfaen syml ond roedd yn her optimeiddio a chaniatáu delweddu'r rhyngwynebau ar raddfa atomig. Fodd bynnag, roedd yn hanfodol i’r astudiaeth hon a bydd yn caniatáu ymchwilio i lawer mwy o ddeunyddiau mewn modd tebyg.

“Mae’r ymchwil hwn bellach yn ein helpu i ddeall yr effeithiau newydd hyn a bydd yn caniatáu i beirianwyr y dyfodol gynhyrchu cysylltiadau trydanol mewn modd dibynadwy ar gyfer y nanoddeunyddiau hyn, sy’n hanfodol er mwyn i’r deunyddiau gael eu defnyddio yn nhechnolegau yfory.

"Mae'r cysyniadau newydd a ddangosir yma yn cynnig posibiliadau diddorol ar gyfer dyfeisiau nanowifr wedi'u pontio, megis electroneg fyrhoedlog a thorwyr cylched adweithiol sy'n ymateb i newidiadau mewn signalau trydanol neu ffactorau amgylcheddol ac yn adweithio ar unwaith i orlwytho trydanol."

Bu tîm Abertawe'n defnyddio cyfarpar arbrofol arbenigol yn y Ganolfan NanoIechyd ac yn cydweithio â'r Athro Quentin Ramasse o Labordy SuperSTEM, y Cyngor Cyfleusterau Gwyddoniaeth a Thechnoleg1-3 a Dr Frances Ross o Ganolfan Ymchwil IBM Thomas J Watson, UDA.3 Roedd y gwyddonwyr yn gallu rhyngweithio'n ffisegol â'r nanostrwythurau a mesur sut effeithiodd newidiadau atomig yn y deunyddiau ar eu perfformiad trydanol.

 Ychwanegodd Dr Frances Ross, IBM, UDA: "Mae'r ymchwil hwn yn dangos pwysigrwydd cydweithio'n fyd-eang, yn enwedig wrth ganiatáu i offeryniaeth unigryw gael ei defnyddio i gael canlyniadau sylfaenol sy'n caniatáu i nanowyddoniaeth wireddu'r genhedlaeth nesaf o dechnolegau.

Mae nanodechnoleg yn golygu lleihau'r deunyddiau a ddefnyddir gan wyddonwyr bob dydd i faint nanometrau (miliwn gwaith yn llai na milimedr ar bren mesur safonol) a gwelir hyn fel dyfodol dyfeisiau electronig.  Mae datblygiadau gwyddonol a pheirianegol yn arwain at dechnolegau newydd megis cydrannau cyfrifiadurol ar gyfer dyfeisiau a synwyryddion clyfar i fonitro ein hiechyd a'r amgylchedd.

Mae nanodechnoleg yn dylanwadu'n fawr ar y Rhyngrwyd o Bethau syn cysylltu popeth, o'n cartrefi i'n ceir â gwe o gyfathrebu. Mae'r holl dechnolegau newydd hyn yn gofyn am ddatblygiadau tebyg mewn cylchedau trydanol ac yn enwedig cysylltau trydanol sy'n caniatáu i'r dyfeisiau weithio gyda thrydan.

Gallwch ddarllen yr ymchwil yma