Mae diemwnt yn ddeunydd addawol ar gyfer y diwydiant lled-ddargludyddion, ond mae ei dorri'n wafferi tenau yn gur pen a her wirioneddol.
Mewn astudiaeth ddiweddar, mae tîm o ymchwilwyr ynPrifysgol Chibadatblygol atechneg laser newydda all dorri diemwntau ar hyd yr awyren grisial optimaidd. Bydd y darganfyddiad hwn yn helpu i wneud y deunydd hwn yn fwy cost-effeithiol ar gyfer trosi pŵer effeithlon mewn cerbydau trydan, a thechnolegau cyfathrebu cyflym.
Yn flaenorol, er bod priodweddau diemwntau yn ddeniadol i'r diwydiant lled-ddargludyddion, mae'r defnydd o ddeunyddiau diemwnt wedi'i gyfyngu gan y diffyg technoleg sydd ar y farchnad ar hyn o bryd i dorri diemwntau yn dafelli tenau yn effeithlon. Yn absenoldeb sleisio effeithlon, rhaid syntheseiddio wafferi fesul un, gan wneud eu costau gweithgynhyrchu yn afresymol yn y rhan fwyaf o ddiwydiannau.
Mae grŵp ymchwil Japaneaidd dan arweiniad yr Athro Hirofumi Hidai o Ysgol Beirianneg Graddedigion Prifysgol Chiba wedi dod o hyd i ateb i'r broblem hon yn ddiweddar.
Mewn astudiaeth a gyhoeddwyd yn ddiweddar yn y cyfnodolyn Diamonds and Related Materials, maent yn adrodd am dechneg sleisio newydd wedi'i seilio ar laser y gellir ei defnyddio i dorri diemwntau yn lân ar hyd yr wyneb grisial gorau posibl i gynhyrchu wafferi llyfn.
Mae priodweddau'r rhan fwyaf o grisialau, gan gynnwys diemwntau, yn amrywio ar hyd planau crisial gwahanol (wynebau sy'n cynnwys yr atomau sy'n ffurfio'r grisial yn ddamcaniaethol). Er enghraifft, gellir torri diemwnt yn hawdd ar hyd wyneb ｛111｝. Fodd bynnag, mae sleisio ｛100｝ yn heriol oherwydd mae hefyd yn cynhyrchu craciau ar hyd yr arwyneb dadelfenedig ｛111｝, sy'n cynyddu colled rhicyn.
Er mwyn atal y craciau annymunol hyn rhag ymledu, datblygodd yr ymchwilwyr dechneg prosesu diemwnt sy'n canolbwyntio corbys laser byr ar gyfaint cul, taprog o fewn y deunydd.
Mae'r Athro Hidai yn esbonio, "Mae arbelydru laser â ffocws yn trosi diemwnt yn garbon amorffaidd, sydd â dwysedd is na diemwnt. O ganlyniad, mae dwysedd yr ardal a newidiwyd gan y corbys laser yn lleihau a gall craciau ffurfio."
Trwy arbelydru y rhaincorbys laserar sampl o ddiamwnt tryloyw mewn patrwm grid sgwâr, creodd yr ymchwilwyr grid y tu mewn i'r deunydd a oedd yn cynnwys rhanbarthau bach a oedd yn dueddol o gael craciau. Os yw'r gofod rhwng y rhanbarthau wedi'u haddasu yn y grid a nifer y corbys laser a ddefnyddir ym mhob rhanbarth yn optimaidd, mae'r holl ranbarthau wedi'u haddasu wedi'u cysylltu â'i gilydd gan graciau bach sy'n ymledu yn ffafriol ar hyd yr awyren ｛100｝. Felly, mae'n hawdd gwahanu wafer llyfn ag arwyneb o ｛100｝ oddi wrth weddill y bloc trwy wthio nodwydd twngsten miniog i un ochr i'r sampl.
Yn gyffredinol, mae'r dechneg uchod yn gam hanfodol wrth wneud diemwntau yn ddeunydd lled-ddargludyddion addas ar gyfer technolegau'r dyfodol. Yn hyn o beth, dywed yr Athro Hidai: "Mae gallu sleisys diemwnt i gynhyrchu wafferi o ansawdd uchel am gost isel yn hanfodol ar gyfer gwneuthuriad dyfeisiau lled-ddargludyddion diemwnt. Felly, mae'r ymchwil hwn yn dod â ni gam yn nes at wireddu cymwysiadau amrywiol diemwnt. lled-ddargludyddion mewn cymdeithas, megis gwella cyfradd trosi pŵer ceir a threnau trydan."
