Sefydliad Catalysis Caerdydd yn arwain gwaith ymchwil blaenllaw

Gan y bydd adain microsgopeg a gwyddoniaeth arwynebau o’r radd flaenaf yn agor yn fuan yn rhan o’r Ganolfan Ymchwil Drosi, mae dau o ymchwilwyr Sefydliad Catalysis Caerdydd a’u cyd-awduron yng Nghanada wedi cyhoeddi adolygiad yn ddiweddar o ficrosgopau electronau sganio sy’n ceisio rhoi gwybodaeth well i ddefnyddwyr microsgopau o’r fath er mwyn iddynt allu gwneud ymchwil sy’n gwthio’r ffiniau.

Mae’r adolygiad yn rhan o gyfres fwy ar yr agweddau a’r technegau sylfaenol a welir yn aml mewn labordai ledled y byd wrth ymchwilio i ddeunyddiau. A hithau wedi’i chyhoeddi yn The Canadian Journal of Chemical Engineering, mae’r gyfres Experimental Methods in Chemical Engineering yn cyfeirio at lawer o’r technegau a ddefnyddir ar hyn o bryd yn Sefydliad Catalysis Caerdydd, gan gynnwys y defnydd o ficrosgopeg electronau, sbectrosgopeg ffotoelectronau pelydr-X, microsgopeg grym atomig a dulliau eraill o nodweddu deunyddiau. Nod y gyfres hon o lyfrau rhithwir sy’n cael eu dyfynnu’n aml, dan arweiniad yr Athro Gregory Patience o Polytechnique Montréal, yw dod ag arbenigwyr yn eu priod feysydd ynghyd er mwyn rhoi trosolwg o fethodoleg neu dechneg nodweddu benodol, trafod ei chryfderau a’i gwendidau a dangos i ymchwilwyr newydd sut i’w defnyddio’n gywir.

Dywedodd Dr Nicholas Dummer, Cymrawd Ymchwil MaxNet yng Nghanolfan Max Planck Sefydliad Catalysis Caerdydd: “Anrhydedd oedd bod yn rhan o’r gyfres hon gyda’m cydweithiwr, Dr Thomas Davies, sy’n ficrosgopydd electronau arbenigol, a rhoi gwybodaeth ddefnyddiol i ymchwilwyr a gweithredwyr newydd am dechneg a ddefnyddir mor aml. Mae’r gyfres o lyfrau rhithwir yn trin a thrafod llawer o’r technegau arbrofol rydym yn eu defnyddio fel mater o drefn yn Sefydliad Catalysis Caerdydd. Fodd bynnag, nid yw defnyddwyr yn deall galluoedd yr offerynnau hyn yn llawn. Yn yr ystyr hwn, gallwn ddefnyddio’r gyfres i gael y gorau o’r offerynnau a pharhau i wneud ymchwil sy’n arwain y byd. Yn rhan o’r adolygiad hwn, roeddwn yn gallu rhannu fy mhrofiad o ddefnyddio uwch ficrosgopeg pelydr-X, lle gwnaethom ddefnyddio pelydrau-X i ddelweddu strwythur mewnol catalydd diwydiannol heb ei ddifrodi neu ei rannu.”

Mae microsgopau electronau sganio’n defnyddio electronau yn lle golau i greu delweddau o samplau sydd wedi’u chwyddo hyd at filiwn o weithiau. Cânt eu hystyried yn offerynnau labordy sylfaenol i wyddonwyr deunyddiau, peirianwyr cemegol, ymchwilwyr catalysis a biolegwyr. Dangosodd adolygiad cysylltiedig o lenyddiaeth fod dim ond tua 500 o bapurau’n sôn am “electronau sganio” ym 1989, ond erbyn 2021, roedd y nifer hon wedi cynyddu i fwy na 41,000. Mae hyn yn tynnu sylw at bwysigrwydd cynyddol microsgopeg electronau ym maes ymchwil fodern. Peth hollbwysig yw bod ei phwysigrwydd i amrywiaeth eang o ddisgyblaethau’n golygu y bydd y Ganolfan Ymchwil Drosi’n rhywle allweddol ar gyfer cydweithredu ar draws Prifysgol Caerdydd ac yn hyb ar gyfer cydweithredu ar draws adrannau, yn enwedig gyda’n cydweithwyr o’r Sefydliad Lled-ddargludyddion Cyfansawdd. Mae’r diwydiant lled-ddargludyddion yn defnyddio microsgopau electronau sganio i ymchwilio i switshis, transistorau a chylchedau integredig. Yn ffodus, bydd canolfan microsgopeg Sefydliad Catalysis Caerdydd wedi’i lleoli’r drws nesaf i ystafell lân o’r radd flaenaf wedi’i hariannu gan Gronfa Datblygu Rhanbarthol Ewrop.

Bydd y Ganolfan Ymchwil Drosi ar y Campws Arloesedd yn gartref i ficrosgopau electronau sganio presennol Sefydliad Catalysis Caerdydd o fath gollyngiadau maes, twngsten a phen mainc, ynghyd â’i ficrosgop electronau trawsyrru a’i ficrosgop electronau trawsyrru a sganio newydd sbon gydag eithriadau wedi’u cywiro – y cyntaf o’i fath yng Nghaerdydd – y bu sôn amdano ar ddiwedd y llynedd. Ynghyd â’r microsgopau datblygedig hyn, bydd set o offerynnau paratoi sampl, gan gynnwys systemau gorchuddio, rhannu a melino ïonau, yn ffurfio Cyfleuster Microsgopeg Electronau Sefydliad Catalysis Caerdydd, a fydd yn ceisio cyflwyno delweddau cydraniad uchel i amrywiaeth eang o ddefnyddwyr.

Rhywbeth cyffrous yw y bydd Sefydliad Catalysis Caerdydd yn cynnig hyfforddiant cynhwysfawr ar ddefnyddio technegau nodweddu uwch yn gyffredinol, tra bod y Ganolfan Ymchwil Drosi’n gartref i offer dadansoddi ategol helaeth yn ogystal ag ymchwilwyr ôl-raddedig, academyddion sy’n ymweld a defnyddwyr allanol o’r diwydiant.

Bydd yr adolygiad hwn yn gyflwyniad defnyddiol i alluoedd newydd y microsgop electronau sganio (gweler y delweddau a gafwyd). Felly, mae’n amserol iawn ei fod wedi’i gyhoeddi ychydig cyn i’r Ganolfan Ymchwil Drosi agor. Mae’n bosibl creu’r swît microsgopeg a gwyddoniaeth arwynebau yn y Ganolfan Ymchwil Drosi drwy gyfuno £3.6m gan Gronfa Datblygu Rhanbarthol Ewrop drwy Swyddfa Cyllid Ewropeaidd Cymru â £750k gan Sefydliad Wolfson, £3.7m gan Gyngor Cyllido Addysg Uwch Cymru a chyllid cyfatebol ychwanegol gan Brifysgol Caerdydd. Bydd y cyllid a’r cymorth hwn nid yn unig yn galluogi Sefydliad Catalysis Caerdydd a’r Brifysgol fel cyfangorff i gael cyfleuster o’r radd flaenaf, ond hefyd yn creu sylfaen angenrheidiol iawn ar gyfer microsgopeg uwch yng Nghymru.

Hoffai’r awduron ddiolch i Gronfa Datblygu Rhanbarthol Ewrop, Swyddfa Cyllid Ewropeaidd Cymru, Sefydliad Wolfson, Cyngor Cyllido Addysg Uwch Cymru, Canolfan Max Planck Caerdydd ar Hanfodion Catalysis Heterogenaidd a Phrifysgol Caerdydd am eu cefnogaeth.

http://doi.org/10.1002/cjce.24405

Nicholas F. Dummer Cymrawd Ymchwil MaxNet

Canolfan Max Planck Caerdydd ar Hanfodion Catalysis Heterogenaidd (FUNCAT), Sefydliad Catalysis Caerdydd, Ysgol Cemeg, Prifysgol Caerdydd