Ymateb i Coronafeirws: cyngor a gwybodaeth ddiweddaraf
Lled-ddargludyddion - maen nhw'n gallu ymddwyn fel metelau a dargludyddion uwch

Gall strwythur crisial arwyneb deunyddiau lled-ddargludydd wneud iddynt ymddwyn fel metelau, a hyd yn oed fel dargludyddion uwch, yn ôl ymchwil ar y cyd gan dîm o Abertawe a Rostock. Mae’r darganfyddiad yn agor y drws i ddatblygiadau, megis dyfeisiau electronig sy’n fwy ynni-effeithlon.

Lled-ddargludyddion yw rhannau gweithredol transistorau, cylchedau integredig, synwyryddion ac LEDs. Mae’r deunyddiau hyn, sydd wedi’u seilio ar silicon yn bennaf, wrth wraidd y diwydiant electroneg cyfoes. Rydym yn defnyddio eu cynnyrch bron yn ddi-baid, mewn setiau teledu modern, mewn cyfrifiaduron, fel elfennau goleuo ac, wrth gwrs, mewn ffonau symudol.

Ar y llaw arall, mae metelau yn gwifro’r cydrannau electronig gweithredol gan weithredu fel fframwaith ar gyfer y dyfeisiau.

Dadansoddodd y tîm ymchwil, dan arweiniad yr Athro Christian Klinke o Adran Gemeg Prifysgol Abertawe a Phrifysgol Rostock yn yr Almaen, y crisialau ar arwyneb deunyddiau lled-ddargludydd.

Gan gymhwyso dull o’r enw synthesis coloidaidd i nanowifrau sylffid plwm, dangosodd y tîm y gall yr atomau sylffid plwm sy’n ffurfio’r crisialau gael eu trefnu mewn ffyrdd eraill. Yn hollbwysig, gwelwyd bod hyn yn effeithio ar briodweddau’r deunydd.

Yn y rhan fwyaf o ffurfweddau, mae’r ddau fath o atomau’n gymysg ac mae’r strwythur cyfan yn dangos ymddygiad lled-ddargludo, fel y disgwylid. Fodd bynnag, canfu’r tîm fod un “toriad” penodol drwy’r crisial, pan geir yr hyn a elwir yn ffasedau{111} ar yr arwyneb, sy’n cynnwys atomau plwm yn unig, yn dangos cymeriad metalaidd.

Golyga hyn fod nanowifrau yn cludo cerhyntau llawer uwch, mae eu hymddygiad transistor wedi’i leihau, nid ydynt yn ymateb i oleuo, fel y byddai lled-ddargludyddion, ac maent yn dangos dibyniaeth wrthdro ar dymheredd, sy’n nodweddiadol o fetelau.

Meddai Dr Mehdi Ramin, un o’r ymchwilwyr o dîm Abertawe/Rostock:

“Ar ôl i ni ddarganfod y gallem syntheseiddio nanowifrau sylffid plwm â ffasedau gwahanol, sy’n gwneud iddynt edrych fel gwifrau syth neu igam-ogam, roeddem yn meddwl bod yn rhaid i hyn arwain at ganlyniadau diddorol ar gyfer eu priodweddau electronig. Ond roedd y ddau fath o ymddygiad hyn yn dipyn o syndod i ni. O ganlyniad, dechreuon ni ymchwilio’n fanylach i ganlyniadau’r ffurf mewn mwy o fanylder.”

Yna, gwnaeth y tîm ail ddarganfyddiad: ar dymereddau isel, mae croen y nanostrwythurau yn ymddwyn fel dargludydd uwch hyd yn oed. Golyga hyn fod gwrthiant yr electronau’n sylweddol is wrth gael eu cludo drwy’r strwythurau.

Meddai'r Athro Christian Klinke o Brifysgol Abertawe a Phrifysgol Rostock, a fu'n arwain yr ymchwil:

"Mae’r, ymddygiad hwn yn syfrdanol ac mae'n sicr bod angen ymchwilio iddo'n fwy manwl. Ond mae eisoes yn rhoi dealltwriaeth newydd a chyffrous i ni am sut y gall yr un deunydd feddu ar nodweddion ffisegol sylfaenol gwahanol, gan ddibynnu ar ei strwythur, a'r hyn a allai fod yn bosib yn y dyfodol. Un cymhwysiad posib fyddai ffyrdd di-wastraff o gludo ynni, heb wastraff na cholledion.

Wrth optimeiddio ymhellach a throsglwyddo'r egwyddor i ddeunyddiau eraill, gellir gwneud datblygiadau sylweddol, a allai arwain at ddyfeisiau electronig effeithiol newydd sbon. Mae'r canlyniadau a gyflwynwyd yn yr erthygl yn gam cyntaf yn unig yn yr hyn sy'n sicr o fod yn daith hir a ffrwythlon tuag at gemeg a ffiseg deunyddiau newydd a gwefreiddiol."

Darllenwch yr ymchwil yn “Advanced Functional Materials”.

 

Rhannu'r stori