Hwb i ddiemyntau wedi’u tyfu mewn labordy

Mae gwyddonwyr yn Ne Korea wedi datblygu dull newydd o gynhyrchu diemyntau synthetig. Mae’r tîm bellach yn gweithio i optimeiddio’r dull o dyfu diemyntau a ffilmiau diemyntau mwy o faint gydag amrywiaeth o gymwysiadau diwydiannol.

Nid gemau mawr yw’r rhan fwyaf o’r diemyntau sy’n cael eu tyfu mewn labordai. Yn hytrach, diemyntau bach iawn ydyn nhw, o’r enw pŵer neu raean diemwnt, neu glytiau o grisialau bach iawn wedi’u pacio’n ddwys at ei gilydd, o’r enw wafferi neu ffilmiau diemwnt amlgrisialog. Ymysg pethau eraill, mae cwmnïau’n defnyddio diemyntau synthetig i gynhyrchu ebillion dril a llafnau llif caled iawn, ac fel lledaenwyr gwres ar gyfer sglodion cyfrifiadurol uwch.

Mae dau ddull sefydledig ar gyfer tyfu diemyntau synthetig. Mae’r cyntaf yn defnyddio amodau tebyg i’r rhai yn y fantell, lle mae diemyntau’n tyfu’n naturiol. Mewn gwasg enfawr, mae hadau diemwnt, graffit (ffynhonnell atomau carbon) a chatalydd metel yn wynebu tymheredd a gwasgedd eithriadol o uchel. Mae’r ail ddull, dyddodi anwedd cemegol, yn defnyddio microdonnau i drawsnewid nwy methan yn ffynhonnell atomau carbon ar gyfer tyfu diemyntau.

Troi’n 3D

Ysbrydolwyd y dull newydd gan arbrofion blaenorol lle aeth ymchwilwyr ati i aildrefnu’r atomau carbon mewn nwy methan yn haenau graffen solet drwy ddod ag ef i gysylltiad â chatalyddion metel tawdd. Fe wnaeth y gwyddonwyr fân addasiadau i’r amodau arbrofol hyn i greu adeiledd carbon gwahanol: diemwnt. Mae’r atomau carbon mewn diemyntau wedi’u trefnu’n detrahedrol, gyda phob atom carbon wedi’i fondio’n gofalent â phedwar arall. 

I wneud diemwnt, roedd y tîm wedi dod â chymysgedd o nwyon methan a hydrogen i gysylltiad ag aloi tawdd galiwm, silicon, haearn a nicel ar dymheredd o tua 1000°C a gwasgedd amgylchol. Nid ydynt wedi pennu rôl y silicon eto, ond hebddo, nid yw’r atomau carbon yn ffurfio adeiledd cofalent enfawr diemwnt. 

Gan ddefnyddio’r dull hwn, tyfodd y gwyddonwyr ffilmiau diemwnt amlgrisialog degau o ficrometrau o led mewn llai na thair awr. I wneud ffilmiau diemwnt o faint defnyddiol, maent yn gwneud addasiadau pellach i ddyluniad yr arbrawf.