Chwith: Y ddyfais amgodio fagnetig yn cael ei chodi â chraen cyn cael ei hatodi i linell y pelydryn. Dde: Delwedd agos o'r ddyfais amgodio fagnetig cyn iddi gael ei hatodi. Mae'r pelydryn atomig yn mynd i mewn i'r ddyfais drwy'r tiwb gwyn serameg gwag a ddangosir. (Credyd: Morgan Lowe)
Gall lluniau o ficrosgopau gael eu tynnu'n llawer cyflymach - yn hytrach nag un picsel ar y tro - diolch i ddull delweddu newydd microsgopau pelydryn atomig niwtral a ddatblygwyd gan ymchwilwyr Prifysgol Abertawe. Gallai arwain yn y pen draw at ganlyniadau cyflymach i beirianwyr a gwyddonwyr wrth iddynt sganio samplau.
Mae microsgopau pelydryn atomig niwtral yn ffocws ymchwil mawr ar hyn o bryd. Maen nhw'n gallu delweddu amrywiaeth o arwynebau na ellir eu hastudio gan ddefnyddio microsgopau sydd ar gael yn fasnachol. Gallai’r rhain gynnwys samplau cain - megis bioffilmiau bacterol, ffilmiau rhew neu ddyfeisiau ffotofoltäig organig - sy'n anodd eu delweddu neu sy'n cael eu difrodi a'u newid gan electronau, ionau a ffotonau.
Maen nhw'n gweithio drwy sganio pelydryn o ronynnau niwtral egni isel, fel arfer atomau heliwm, oddi ar yr arwyneb i ddelweddu ei strwythur a'i gyfansoddiad.
Mae microsgopau pelydryn atomig niwtral sydd eisoes yn bodoli yn tynnu'r llun drwy oleuo'r sampl drwy dwll pin microsgopig. Yna, maen nhw'n sganio safle'r sampl wrth recordio'r pelydryn ar wasgar i adeiladu delwedd.
Fodd bynnag, un o brif gyfyngiadau'r dull hwn yw'r amser delweddu y mae ei angen, wrth i'r llun gael ei fesur un picsel ar y tro. Mae gwella'r cydraniad drwy leihau dimensiwn y twll pin yn lleihau fflwcs y pelydryn yn sylweddol ac mae angen amser mesur sy'n sylweddol yn hwy.
Dyma le mae ymchwil newydd Prifysgol Abertawe'n gwneud gwahaniaeth. Mae grŵp ymchwil yr Athro Gil Alexandrowicz o'r Adran Gemeg wedi datblygu dull amgen newydd - sydd hefyd yn gyflymach - i sganio twll pin.
Arddangoswyd y dull newydd gan ddefnyddio pelydryn o atomau heliwm-3, isotop ysgafn prin heliwm arferol.
Mae'r dull yn gweithio drwy anfon pelydryn o atomau drwy faes magnetig anunffurf a defnyddio presesiad troell niwclear i amgodio safle gronynnau'r pelydryn sy'n rhyngweithio â'r sampl.
Adeiladodd Morgan Lowe, myfyriwr PhD yn nhîm Abertawe'r ddyfais amgodio fagnetig a chynhaliodd y gyfres gyntaf o arbrofion a oedd yn arddangos sut mae'r dull newydd yn gweithio.
Roedd y proffil pelydryn a fesurodd Mr Lowe yn cymharu'n dda iawn â chyfrifiadau efelychu rhifiadol. Mae'r tîm hefyd wedi defnyddio efelychiadau rhifiadol i ddangos y dylai'r dull amgodio magnetig newydd allu gwella cydraniad lluniau gyda chynnydd sylweddol llai o ran amser, o'i gymharu â'r dull twll pin microsgopig a ddefnyddir ar hyn o bryd.
Esboniodd Yr Athro Gil Alexandrowicz, y prif ymchwilydd o Adran Gemeg Prifysgol Abertawe:
"Mae'r dull hwn rydym wedi ei ddatblygu yn agor drysau i amrywiaeth o gyfleoedd newydd ym maes microsgopeg pelydryn niwtral. Dylai ei gwneud hi'n bosib i wella cydraniad lluniau heb fod angen amseroedd mesur hir iawn, a hefyd mae ganddo'r potensial i alluogi mecanweithiau cyferbynnedd newydd ar sail priodweddau magnetig y samplau a astudiwyd.
Yn y dyfodol agos bydd y dull newydd yn cael ei ddatblygu ymhellach i greu prototeip meicrosgop amgodio magnetig pelydryn niwtral sy'n gweithio'n llawn. Bydd hyn yn galluogi profi cyfyngiadau'r cydraniad, mecanweithiau cyferbynnedd a dulliau gweithredu'r dechneg newydd.
Yn y dyfodol pellach, dylai'r math newydd hwn o ficrosgop fod ar gael i wyddonwyr a pheirianwyr i nodweddu topograffi a chyfansoddiad y samplau sensitif a chain maen nhw'n eu creu a/neu'n eu hastudio."
Mae'r ymchwil wedi'i chyhoeddi ym mhennod ddiweddaraf y cyfnodolyn gwyddonol Nature Communications.