Darganfyddiad graffin

Yr Athro Andrew Evans, Cyfarwyddwr IMAPS ac arweinydd y gwaith

Mae Ffisegwyr Defnyddiau o Sefydliad Mathemateg a Ffiseg (IMAPS) Prifysgol Aberystwyth, wedi darganfod dull newydd o gynhyrchu graffin, defnydd ag eiddo optegol a thrydanol anhygoel.

Mae graffin yn haenen o atomau carbon wedi'u bondio gyda'i gilydd mewn ffordd debyg i graffit. Fodd bynnag, mae ganddo ddefnyddiau a phriodweddau gwahanol iawn a gwell.

Mae arbrofion wedi dangos bod graffin yn un o'r defnyddiau cryfaf hysbys ac yn un o'r arweinyddion gorau o wres a thrydan. Mae hefyd bron yn dryloyw i olau gweladwy.

Dywedodd yr Athro Andrew Evans, Cyfarwyddwr IMAPS ac arweinydd y grŵp ymchwil:

“Mae graffin ganwaith yn gryfach na defnyddiau adeiladu presennol ac yn gyflymach ac yn ysgafnach na deunyddiau electronig megis silicon. Mae’n synhwyrydd nwy mwy sensitif nag unrhyw beth arall a geir ar hyn o bryd, ac yn medru synhwyro moleciwlau unigol a gallai ddisodli gwydr dargludo mewn arddangosiadau a chelloedd solar.

“Gellir cymharu darganfyddiad a defnydd graffin yn yr 21ain ganrif â defnydd o blastig a silicon yn yr 20fed. Mae’n ddefnydd amlddefnydd y gellir ei ddefnyddio mewn nifer amrywiol o ffyrdd a fydd yn creu dyfeisiadau cyflymach, teneuach, mwy hyblyg a rhatach.

“Mae'r darganfyddiad diweddaraf a wnaed yma yn IMAPS yn adlewyrchu'r uchelgais sydd gennym fel canolfan ryngwladol o ragoriaeth a bydd yn atgyfnerthu enw da'r Brifysgol fel canolfan ymchwil sylweddol byd-eang."

Yr her fwyaf yw darganfod ffyrdd economaidd o gynhyrchu graffin yn ddiwydiannol ac o ansawdd uchel, er mwyn ei brosesu i mewn i ddyfeisiau bach, ysgafn ac effeithlon.

Mewn papur yn y cylchgrawn CARBON, mae’r ymchwilydd Simon Cooil, yr Athro Andrew Evans a’u cydweithwyr yn disgrifio sut mae offer a ddatblygwyd ym Mhrifysgol Aberystwyth wedi eu galluogi i dyfu taflenni perffaith o graffin drwy reoli cyfnewid carbon o wyneb diemwnt a chreu crisial o graffin perffaith.

Mae'r diemwnt yn cael ei drin yn gyntaf gydag ychydig haenau o haearn sy'n gweithredu fel catalydd ac yn cael ei wresogi wedyn i gychwyn y cyfnewid.

Profwyd  ei bod yn bosibl i atal y broses ar haenen graffin unigol ac yna cario ymlaen i greu dwy, dair,  pedair o haenau ychwanegol.

O'i gymharu â dulliau eraill o baratoi graffin, mae’r broses newydd hon yn cynnig tymheredd cynhyrchu is a meintiau mwy o ansawdd crisialog.

Mae hefyd yn gwneud y lithograffeg o ddyfeisiau yn haws gan fod y patrwm yn cael ei dynnu yn yr haenen fetel yn hytrach nag yn uniongyrchol yn yr haenen graffin byrhoedlog.

Drwy weithio ar y cyd ar y prosiect gyda  gweithwyr NTNU, (Prifysgol Gwyddoniaeth a Thechnoleg Norwy) Trondheim, Norwy a MaxLab, Lund, Sweden,  maent hefyd wedi dangos ei bod yn bosibl i droi carbid silicon i mewn i graffin gan ddefnyddio'r un dull a'r un catalydd, yn yr achos hwn drwy ostwng y tymheredd sydd ei angen o dros 1000C i 600C fwy realistig diwydiannol.

Mae tîm bellach wedi ffeilio cais am batent rhyngwladol ar y ffordd newydd hon o gynhyrchu graffin.

Ariannwyd y gwaith ymchwil gan Gyngor Ymchwil Peirianneg a Gwyddorau Ffisegol y DU (EPSRC) a'i weithredu o fewn y Ganolfan ar gyfer Defnyddiau a Dyfeisiau Swyddogaeth Uwch, ymchwil a ariennir gan HEFCW a phartneriaeth rhwng Prifysgolion Aberystwyth a Bangor.

Mae’r papur llawn ar gael ar wefan Carbon: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622312005696.

AU2013

Rhannu