Am y tro cyntaf, mae ymchwilwyr wedi creu deuodau allyrru golau (LEDs) ar ffoil metel hyblyg ysgafn.
Mae peirianwyr ym Mhrifysgol Talaith Ohio yn datblygu'r LEDs sy'n seiliedig ar ffoil ar gyfer goleuadau uwchfioled cludadwy (UV) y gall milwyr ac eraill eu defnyddio i buro dŵr yfed a sterileiddio offer meddygol.
Yn y cyfnodolyn Llythyrau Ffiseg Gymhwysol, mae'r ymchwilwyr yn disgrifio sut y gwnaethant gynllunio'r LEDs i ddisgleirio ym mhen "dwfn" ynni uchel y sbectrwm UV. Bydd y brifysgol yn trwyddedu'r dechnoleg i ddiwydiant i'w datblygu ymhellach.
Mae golau UV dwfn eisoes yn cael ei ddefnyddio gan y lluoedd arfog, sefydliadau dyngarol a diwydiant ar gyfer ceisiadau sy'n amrywio o ganfod asiantau biolegol i wella plastigau, esboniodd Roberto Myers, athro cysylltiol gwyddoniaeth a pheirianneg deunyddiau yn Ohio State.
Y broblem yw bod lampau dwfn confensiynol yn rhy drwm i'w cario o gwmpas yn hawdd.
"Ar hyn o bryd, os ydych chi am wneud golau uwchfioled dwfn, mae'n rhaid i chi ddefnyddio lampau mercwri," meddai Myers, sydd hefyd yn athro cysylltiol peirianneg drydanol a chyfrifiadurol. "Mae mercwri'n wenwynig ac mae'r lampau'n swmpus ac yn drydanol aneffeithlon. Ar y llaw arall, mae LEDs yn effeithlon iawn, felly pe gallem wneud LEDs UV sy'n ddiogel ac yn gludadwy ac yn rhad, gallem wneud dŵr yfed diogel lle bynnag y mae ei angen arnom."
Nododd fod grwpiau ymchwil eraill wedi ffugio LEDs dwfn-UV ar raddfa'r labordy, ond dim ond drwy ddefnyddio lled-ddargludyddion un grisial pur iawn fel is-setiau—strategaeth sy'n gosod rhwystr cost enfawr i ddiwydiant.
Gallai nanotechnoleg sy'n seiliedig ar ffoil alluogi cynhyrchu LED ysgafnach, rhatach a mwy ecogyfeillgar o ddwfn-UV ar raddfa fawr. Ond mae Myers a'r myfyriwr doethuriaeth gwyddoniaeth deunyddiau Brelon J. Mai yn gobeithio y bydd eu technoleg yn gwneud rhywbeth mwy: troi maes ymchwil arbenigol a elwir yn nanoffotoneg yn ddiwydiant hyfyw.
"Roedd pobl bob amser yn dweud na fydd nanoffotoneg byth yn bwysig yn fasnachol, oherwydd ni allwch eu graddio. Wel, nawr gallwn ni. Gallwn wneud dalen ohonynt os ydym am wneud hynny," meddai Myers. "Mae hynny'n golygu y gallwn ystyried nanoffotoneg ar gyfer gweithgynhyrchu ar raddfa fawr."
Yn rhannol, mae'r datblygiad newydd hwn yn dibynnu ar dechneg twf lled-ddargludyddion sefydledig a elwir yn epitaxy ffa moleciwlaidd, lle mae deunyddiau elfennol amwys yn setlo ar wyneb ac yn hunan-drefnu i haenau neu nanostrwythurau. Defnyddiodd ymchwilwyr Ohio State y dechneg hon i dyfu carped o wifrau nitride alwminiwm wedi'u pacio'n dynn ar ddarnau o ffoil metel fel titaniwm a thantalwm.
Mae'r gwifrau unigol yn mesur tua 200 o nanomedrau o daldra a thua 20-50 o nanomedrau mewn diamedr—miloedd o weithiau'n gulach na gwallt dynol ac yn anweledig i'r llygad noeth.
Mewn profion labordy, mae'r nanowires a dyfir ar ffoil metel wedi'u goleuo bron mor llachar â'r rhai a weithgynhyrchwyd ar y silicon un grisial drutach a llai hyblyg.
Mae'r ymchwilwyr yn gweithio i wneud y LEDs nanowire hyd yn oed yn fwy disglair, a byddant yn ceisio tyfu'r gwifrau ar ffoil a wneir o fetelau mwy cyffredin, gan gynnwys dur ac alwminiwm.
