Mae ymchwilwyr ym Mhrifysgol Linkoping, Sweden, wedi datblygu moleciwl sy'n amsugno egni o oleuad yr haul a'i storio mewn bondiau cemegol. Defnydd hirdymor posibl o'r moleciwl yw dal ynni'r haul yn effeithlon a'i storio i'w fwyta'n ddiweddarach. Cyhoeddwyd y canlyniadau cyfredol yn y Journal of the American Chemical Society, JACS.
Mae'r Ddaear yn derbyn llawer mwy o egni o'r haul nag y gallwn ni fodau dynol ei ddefnyddio. Mae'r egni hwn yn cael ei amsugno gan gyfleusterau ynni solar, ond un o heriau ynni'r haul yw ei storio'n effeithlon, fel bod yr egni ar gael pan nad yw'r haul yn tywynnu. Arweiniodd hyn wyddonwyr ym Mhrifysgol Linkoping i ymchwilio i'r posibilrwydd o ddal a storio ynni'r haul mewn moleciwl newydd.
GG quot; Gall ein moleciwl fod ar ddwy ffurf wahanol: ffurflen riant sy'n gallu amsugno egni o olau'r haul, a ffurf amgen lle mae strwythur y ffurflen riant wedi'i newid a dod yn llawer mwy cyfoethog o ynni, wrth aros yn sefydlog.
Mae hyn yn ei gwneud hi'n bosibl storio'r egni yng ngolau'r haul yn y moleciwl yn effeithlon", meddai Bo Durbeej, athro ffiseg gyfrifiadol yn yr Adran Ffiseg, Cemeg a Bioleg ym Mhrifysgol Linkoping, ac arweinydd yr astudiaeth.
Mae'r moleciwl yn perthyn i grŵp o'r enw" photoswitches moleciwlaidd". Mae'r rhain bob amser ar gael mewn dwy ffurf wahanol, isomerau, sy'n wahanol yn eu strwythurau cemegol. Mae gan y ddwy ffurf briodweddau gwahanol, ac yn achos y moleciwl a ddatblygwyd gan ymchwilwyr LiU, mae'r gwahaniaeth hwn yn y cynnwys egni. Mae strwythurau cemegol pob ffotograff yn cael eu dylanwadu gan egni ysgafn.
Mae hyn yn golygu y gellir newid strwythur, ac felly priodweddau, ffotograff-ffotograff trwy ei oleuo. Un maes cymhwysiad posibl ar gyfer ffotograffau yw electroneg foleciwlaidd, lle mae gan ddwy ffurf y moleciwl dargludedd trydanol gwahanol. Maes arall yw ffotopharmacoleg, lle mae un math o'r moleciwl yn weithgar yn ffarmacolegol ac yn gallu rhwymo i brotein targed penodol yn y corff, tra bod y ffurf arall yn anactif.
Mae'n gyffredin' s mewn ymchwil bod arbrofion yn cael eu gwneud yn gyntaf a bod gwaith damcaniaethol yn cadarnhau'r canlyniadau arbrofol wedi hynny, ond yn yr achos hwn cafodd y weithdrefn ei gwrthdroi. Mae Bo Durbeej a'i grŵp yn gweithio mewn cemeg ddamcaniaethol, ac yn cynnal cyfrifiadau ac efelychiadau o adweithiau cemegol.
Mae hyn yn cynnwys efelychiadau cyfrifiadurol datblygedig, sy'n cael eu perfformio ar uwchgyfrifiaduron yn y Ganolfan Supercomputer Genedlaethol, NSC, yn Linkoping. Dangosodd y cyfrifiadau y byddai'r moleciwl yr oedd yr ymchwilwyr wedi'i ddatblygu yn cael yr adwaith cemegol yr oedd ei angen arnynt, ac y byddai'n digwydd yn gyflym iawn, o fewn 200 femtosecond. Yna llwyddodd eu cydweithwyr yng Nghanolfan Ymchwil y Gwyddorau Naturiol yn Hwngari i adeiladu'r moleciwl, a pherfformio arbrofion a gadarnhaodd y rhagfynegiad damcaniaethol.
Er mwyn storio llawer iawn o ynni solar yn y moleciwl, mae'r ymchwilwyr wedi ceisio gwneud y gwahaniaeth egni rhwng y ddau isomer mor fawr â phosib. Mae ffurf rhiant eu moleciwl yn hynod sefydlog, eiddo a ddynodir o fewn cemeg organig trwy ddweud bod y moleciwl yn" aromatig".
Mae'r moleciwl sylfaenol yn cynnwys tair cylch, pob un yn aromatig. Fodd bynnag, pan mae'n amsugno golau, collir yr aromatigrwydd, fel bod y moleciwl yn dod yn llawer mwy cyfoethog o ynni. Mae ymchwilwyr LiU yn dangos yn eu hastudiaeth, a gyhoeddwyd yn y Journal of the American Chemical Society, fod gan y cysyniad o newid rhwng taleithiau aromatig ac an-aromatig moleciwl botensial mawr ym maes ffotograffau moleciwlaidd.
GG quot; Mae'r rhan fwyaf o adweithiau cemegol yn cychwyn mewn cyflwr lle mae gan foleciwl egni uchel ac wedi hynny yn pasio i un ag egni isel. Yma, rydyn ni'n gwneud y gwrthwyneb - mae moleciwl sydd ag egni isel yn dod yn un ag egni uchel. Byddem yn disgwyl i hyn fod yn anodd, ond rydym wedi dangos ei bod yn bosibl i ymateb o'r fath ddigwydd yn gyflym ac yn effeithlon quot", meddai Bo Durbeej.
Bydd yr ymchwilwyr nawr yn archwilio sut y gellir rhyddhau'r egni sydd wedi'i storio o ffurf llawn egni'r moleciwl yn y ffordd orau.
