Ymchwil newydd yn helpu i wneud y gorau o effeithiau catalytig ar y raddfa nano ar gyfer nanotechnoleg

Mae ymchwil gan wyddonwyr ym Mhrifysgol Abertawe’n helpu i gwrdd â’r her o ymgorffori strwythurau nanoraddfa yn nyfeisiau lled-ddargludo’r dyfodol a fydd yn creu technolegau newydd ac yn effeithio ar bob agwedd o fywyd bob dydd.

Dr Alex Lord a’r  Athro Steve Wilks o’r Ganolfan Nanoiechyd arweiniodd yr ymchwil gydweithrediadol hon a gyhoeddwyd yn Nano Letters. Edrychodd y tîm ymchwil ar ffyrdd o wneud technoleg cyswllt trydanol ar raddfeydd bach iawn gydag addasiadau syml ac effeithiol i nanowifrau y gellir ei defnyddio i ddatblygu dyfeisiau uwch yn seiliedig ar y nanoddeunyddiau. Mae cysylltiadau trydanol diffiniedig yn hanfodol ar gyfer pob cylchdaith drydanol a dyfais electronig gan eu bod yn rheoli llif y trydan sy’n hanfodol o ran y gallu i weithredu.

Ystyrir mai deunyddiau pob dydd sy’n cael eu hisraddio i faint nanometrau (miliwn gwaith yn llai na milimedr ar bren mesur safonol) gan wyddonwyr ar raddfa fyd-eang yw dyfodol dyfeisiau electronig. Mae’r datblygiadau gwyddonol a pheirianyddol bellach yn arwain at dechnolegau newydd megis dillad sy’n cynhyrchu ynni i bweru’n teclynnau personol a synwyryddion i fonitro’n hiechyd a’r amgylchedd o’n cwmpas.

Llun - Scienta Omicron

NanotechnologyDros y blynyddoedd sydd i ddod bydd hyn yn gwneud cyfraniad enfawr at Ryngrwyd Pethau gan gysylltu popeth o’n cartrefi i’n ceir mewn gwe cyfathrebu. Mae angen datblygiadau tebyg ar bob un o’r technolegau newydd hyn o ran cylchdeithiau trydanol ac yn enwedig mewn cysylltiadau trydanol sy’n caniatáu i’r dyfeisiau weithio’n gywir gyda thrydan.

Meddai’r Athro Steve Wilks: “Mae Nanotechnoleg wedi darparu deunyddiau newydd a thechnolegau newydd a bydd y defnydd o nanotechnoleg yn parhau i ehangu yn ystod y degawdau sydd i ddod a bydd ei defnyddioldeb yn gysylltiedig i raddau helaeth â’r effeithiau sy’n digwydd ar y raddfa atomig neu nano. Gyda dyfodiad nanotechnoleg, mae technolegau newydd wedi dod i’r amlwg megis synwyryddion cemegol a biolegol, cyfrifiadura cwantwm, cynaeafu ynni, laserau a darganfyddwyr ffotonau ac amgylcheddol, ond mae angen datblygu technegau paratoi cysylltiadau trydanol newydd ar frys er mwyn sicrhau y daw’r dyfeisiau hyn yn realiti mewn bywyd bob dydd.”

 “Defnyddiwyd dulliau traddodiadol o wneud cysylltiadau trydanol gyda nano-ddeunyddiau ond maent yn aml yn anwybyddu’r effeithiau nanoraddfa y bu nano-wyddonwyr yn gweithio mor galed i’w datgelu. Ar hyn o bryd, nid oes bocs offer dylunio i wneud cysylltiadau trydanol allan o nodweddion dewisol ar gyfer nano-ddeunyddiau ac mewn rhai ffyrdd mae’r ymchwil ar ei hôl hi o ran ein potensial i ddefnyddio’r deunyddiau uwch.”

Defnyddiodd tîm ymchwil Abertawe1 offer arbrofol arbenigol a chydweithiodd â’r Athro Quentin Ramasse o Labordy SuperSTEM, Cyngor Cyfleusterau Gwyddoniaeth a Thechnoleg. Bu modd i’r gwyddonwyr ryngweithio â’r nanostrwythurau a mesur effeithiau’r addasiadau nanoraddfa ar berfformiad trydanol.2 

Am y tro cyntaf yn eu harbrofion canfuwyd bod newidiadau syml i ymyl y catalydd yn gallu diffodd neu droi ymlaen y dargludo trydanol dominyddol ac yn bwysicach oll, maent yn datgelu techneg bwerus a fydd yn caniatáu i nanobeirianwyr ddethol nodweddion dyfeisiau nanowifr y gellir eu gweithgynhyrchu.

Meddai Dr Lord: “Roedd gan yr arbrofion sylfaen syml ond roedd yn her optimeiddio a chaniatáu delweddu rhyngwynebau ar raddfa atomig. Fodd bynnag, roedd yn hanfodol i’r astudiaeth hon a bydd yn caniatáu i lawer mwy o ddeunyddiau gael eu harchwilio mewn modd tebyg.”

“Mae’r ymchwil hon 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. 

“Yn y dyfodol agos gall y gwaith hwn helpu i wella dyfeisiau nanotechnoleg cyfredol megis bio-synwyryddion a hefyd gall arwain at dechnolegau newydd megis Electroneg Fyrhoedlog sef dyfeisiau sy’n lleihau ac yn diflannu’n llwyr, sy’n nodwedd hanfodol pan gânt eu defnyddio mewn offer diagnostig yn y corff dynol.”

Cyfeiriadau

  1. Lord, A. M., Ramasse, Q. M., Kepaptsoglou, D. M., Evans, J. E., Davies, P. R., Ward, M. B. & Wilks, S. P. 2016 Modifying the Interface Edge to Control the Electrical Transport Properties of Nanocontacts to Nanowires. Nano Lett. (doi:10.1021/acs.nanolett.6b03699). http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.6b03699
  2. Lord, A. M. et al. 2015 Controlling the electrical transport properties of nanocontacts to nanowires. Nano Lett. 15, 4248–4254. (doi:10.1021/nl503743t) http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl503743t