Welsh Journals

Search over 450 titles and 1.2 million pages

Yr Archddargludydd Ymarferol: Breuddwyd neu Ffaith? Ychydig flynyddoedd yn ôl cafwyd cryn gyffro yn y byd gwyddonol oherwydd credid bod yr archddargludydd ymarferol (deunydd a all ddargludo trydan heb wrthiant — gweler Y Gwyddonydd XXVII, t.89) ar fin cael ei gynhyrchu. Proffwydwyd dyfodol lle gallai magned godi trenau, Ue na fyddai gwifrau yn colli eu pwer gyda phellter a lle ceid cyfrifiaduron eithriadol gyflym. Ond er gwaetha'r gor foleddu mae'r dyfodol hwn yn parhau ym mhell i ffwrdd. Fodd bynnag, nid yw'r newyddion i gyd yn ddrwg. Mae Dr Paul Chu o Brifysgol Houston, Texas yn ffyddiog ei fod ef a'i dim gam yn nes at ddarganfod yr archddargludydd ymarferol. Darganfuwyd yr archddargludydd cyntaf a fedrai weithredu ar dymheredd uchel gan Dr George Bednorz a Dr Aled Müller. Ers hynny mae ymchwilwyr wedi dod i sylweddoli yn raddol fod defnyddio deunydd newydd yn fwy anodd nag a ddisgwylid. Os gorfodir yr archddargludydd i gario cerrynt sy'n fwy na chryfder arbennig (angenrheidiol) mae'n colli ei archddarglu- dedd. Yn anffodus, mae'r cryfder arbennig hwn yn rhy isel ym mhob un o'r defnyddiau newydd i'w defnyddio at y pwrpas a fwriedir. Ddwy neu dair blynedd yn ôl roedd hi'n ras rhwng ymchwilwyr i ddarganfod def- nyddiau fyddai'n archddargludo. Bellach maent yn ceisio annog gwell archddargludedd mewn defnyddiau sy'n wybyddus iddynt. Eu tasg fydd dyrchafu'r def- nyddiau hyn o fod o ddiddordeb mewn labordy yn unig i fod â phosibiliadau masnachol dilys. Nid newydd mo'r syniad o archddargludydd. Cyn gynhared â 1911 roedd Dr Heike Kamerlingh-Onnes wedi sylwi bod mercwri yn colli ei wrthiant i drydan wrth ei oeri mewn hylif heliwm hyd at -269°C (o fewn pedair gradd i sero absoliwt). Darganfuwyd fod nifer o fetelau yn archddargludo trydan ond ar dymheredd mor isel fel nad oedd modd defnyddio'r cyfansoddyn. Roedd y galw am offer oeri drud a thrwsgwl yn sicrhau fod yr archddargludydd yn parhau yn freuddwyd anymarferol. Am amser maith nid oedd modd cyrraedd tymheredd uwch na -250°C ac yn wir, credid mai dyma'r tymheredd uchaf y byddai modd ei gyrraedd. Er gwaetha'r arwyddion anffafriol hyn ysbrydolwyd Dr Bednorz a Dr Müller gan y darganfyddiad bod deunydd ceramig (cymysgedd o bismwth, bariwm, plwm ac ocsigen) yn archddargludo ar dymheredd o -261 °C. Dechreuodd y ddau arbrofi â gwahanol fathau o ceramig a chymaint y cynnwrf yn sgil eu darganfyddiad fod cymysgedd o bariwm, calsiwm ac ocsidau copryn torri trwy'r ffin -250°C (o tua 7 gradd) fel y dyfarnwyd iddynt Wobr Nobel. Dechreuodd labordai ar draws y byd gymysgu eu rhyseitiau eu hunain ac ymhen ychydig fisoedd cyhoeddodd Dr Paul Chu fod gan y cyfansoddyn ytriwm bariwm copr ocsid dymheredd trosi archddargludol oedd yn uwch na phwynt berwi nitrogen sef -196°C. Roedd hwn yn ddarganfyddiad pwysig oherwydd yn PHILLIP BALL awr gellid oeri'r broses â hylif nitrogen, ac mae hwn y rhatach o lawer na hylif heliwm. Nid oedd pall ar gweithgarwch. Y nod oedd darganfod defnydd a fyddai yn archddargludo heb orfod ei oeri o gwbl. Ond am flwyddyn gyfan ni allodd neb gyrraedd tymereddau trosi oedd yn uwch na -183°C. Y cyntaf i gael unrhyw lwyddiant oedd Dr Hiroshi Maeda a'i dim. Cyrhaeddasent dymheredd uwch trwy ddefnyddio ceramig oedd yn cynnwys yr elfen bismwth. Yn fuan wedyn llwyddodd tîm o Arkansas i gyrraedd tymheredd trosi o -153°C trwy ddefnyddio ceramig oedd yn cynnwys thaliwm; metel a ddefnydd- ir mewn gwenwyn i lygod ffrengig. Ond ers dwy flynedd bellach ni chafwyd dim datblygiad. Fodd bynnag, nid tymheredd trosi uchel yw'r unig ystyriaeth. Yn gyntaf rhaid siapio'r archddargludydd i ffurf gwifrau neu ffurfiau defnyddiol eraill. Gellir gwneud hyn yn hawdd â metel ond mae defnydd ceramig yn galed ac o'r herwydd mae'n rhaid datblygu technegau newydd er mwyn ei brosesu. Wedyn, mae problem cryfder arbennig y cerrynt. Dibynna hwn ar gyfres o strwythurau bach yn y def- nydd. O dan ficrosgop fe'u gwelir fel uniad o ronynnau grisialog wedi'u hasio â'i gilydd. Mae'r ffiniau rhwngy gronynnau yn ffurfio dolenni cyswllt gwan sy'n lleihau'r cerrynt arbennig. Nid oes ychwaith drefniant pendant i haenau atomig y gwahanol risialau. Nid yw'r haenau mewn un gronyn yn unioni â'r haenau o fewn gronyn arall ac mae hyn eto yn lleihau'r cerrynt arbenn- ig. Llwyddodd Dr Chu i oresgyn rhai o'r problemau hyn. Trwy gynhesu ac oeri'r defnydd ceramig yn gyflym iawn gellir ffurfio crisial lle mae haenau atomig y gwahanol ronynnau wedi eu hunioni a'u cywasgu yn dynn fel bod cysylltiadau cryfion rhyngddynt. Addas- wyd y syniad gan ymchwilwyr er mwyn cynhyrchu barau hir o'r defnydd a allai gario cerrynt arbennig uchel. Maent yn gyrru ceramig crai drwy gylchfa wedi'i wresogi er mwyn ei weddnewid. Hyd yma dim ond barau o ychydig gentimedrau a lwyddwyd i'w cynhyrchu a hynny trwy eu tynnu yn ôl a blaen drwy wresogydd, ond ymhen ychydig y gobaith yw y gellir gwneud gwifrau a stribedi o unrhyw faint. Mae'r rhain i gyd yn gamau pwysig ond mae gwyrthiau technegol a ragwelwyd yn 1986 yn parhau ymhell i ffwrdd. A fydd archddargludyddion tymheredd uchel fyth yn cyflawni eu haddewid? Dywed rhai na ellir darganfod mwy nes deuir i ddeall y ffordd y maent yn gweithio a dyma broblem sydd hyd yma wedi trechu yr ymennydd gorau. Cymer eraill safbwynt mwy gobeithiol. Gan ein bod eisoes yn gwybod pa ddef- nyddiau sydd fwyaf addawol dylid canolbwyntio ymdrechion ar ddatblygu y gorau ohonynt. Yn sicr nid yw'r labordai wedi rhoi gorau i'w hymdrechion i ddat- blygu archddargludydd sy'n gweithio ar dymheredd ystafell. Addasiad Eleri Beynon