Modelu catalysis ar gyfer dyfodol mwy gwyrdd: Cwrdd â'n Cymrawd Arweinwyr y Dyfodol UKRI

Mae Dr Andrew Logsdail, Uwch Ddarlithydd mewn Cemeg Catalytig a Chyfrifiannol, yn ymddangos ym mhadlediad Next Generation Research

Allwch chi roi crynodeb o'ch gwaith ymchwil?

Mae fy ngwaith ymchwil mewn datblygu a chymhwyso modelau cyfrifiadurol i ddisgrifio'r rhyngweithiadau rhwng moleciwlau a deunyddiau. Gyda fy nhîm gwych, mae’r modelau hyn yn cael eu cymhwyso ym maes catalysis, gyda ffocws craidd ar greu tanwydd adnewyddadwy i gymryd lle tanwydd ffosil fel petrol. Cemeg yw sylfaen ein gwaith, ond mae gan y tîm arbenigedd mewn ffiseg, cyfrifiadureg, a gwyddor deunyddiau, gan fod ein hymchwil yn amlddisgyblaethol iawn.

Pam y dyfarnwyd Cymrodoriaeth Arweinwyr y Dyfodol (FLF) i chi?

Dyfarnwyd Cymrodoriaeth Arweinwyr y Dyfodol i mi er mwyn adeiladu dulliau aml-raddfa newydd uchelgeisiol ar gyfer modelu catalysis, a fydd yn caniatáu astudio adweithiau cemegol gyda mwy o gywirdeb a mwy o drwybwn nag o'r blaen. Mae nod y prosiect yn cyd-fynd â’r cynllun Cymrodoriaeth Arweinwyr y Dyfodol trwy fynd i'r afael â chwestiwn hirdymor, uchelgeisiol ac amlddisgyblaethol, a’n cynllun yw cymhwyso'r canlyniadau i ddylunio catalyddion ar gyfer gwneud tanwydd adnewyddadwy, fel hydrogen ac alcoholau, o adnoddau cynaliadwy.

Fe wnaethoch chi ymddangos ar bodlediad UKRI yn ddiweddar. A allwch roi gwybod beth y gallwn ni ddisgwyl ei glywed?

Mae'r podlediad yn canolbwyntio ar fy mhrosiect yn datblygu paradeimau modelu newydd i gyflymu'r broses o ddarganfod catalyddion, ac i gymhwyso'r dulliau hyn i heriau mewn cemeg adnewyddadwy a gwyrdd. Gyda Dr Jennifer Edwards a'r fyfyrwraig PhD Naomi Lawes, rwy'n trafod sut mae modelu yn caniatáu mewnwelediad atomig i brosesau cemegol, ac yn caniatáu profi ac adeiladu catalyddion newydd heb risgiau arbrofi mewn labordy.

Mae Jenny a Naomi yn trafod effaith modelu cyfrifiadurol ar eu gwaith; i Jenny, mae hyn yn golygu gwneud hydrogen perocsid at ddibenion glanweithdra yn ôl y galw, tra i Naomi ei nod yw trosi carbon deuocsid (CO 2) yn danwydd.

Rwyf hefyd yn trafod effaith y gwaith a'r cyfleoedd ar gyfer y dyfodol, sy'n cynnwys integreiddio dulliau sy'n cael eu gyrru gan ddata i'n modelu er mwyn cyflymu darganfyddiadau ymhellach.

Gallwch wrando ar y podlediad Next Generation Reseach.

Beth ydych chi'n gobeithio ei gyflawni o'r Gymrodoriaeth a pha gynnydd ydych chi wedi'i wneud hyd yn hyn?

Gyda'r Gymrodoriaeth, rwy'n gobeithio cael effaith bendant ar y ffordd y gellir ymchwilio i gatalysis trwy fodelu cyfrifiadurol. Yn benodol, rwyf eisiau darparu gallu i astudio sut mae ysgogiadau allanol (fel tymheredd neu bwysedd) yn gallu newid cemeg yr adwaith. Mae darparu modelau cywir, wedi'u datrys gan amser o'r amgylchedd ymateb yn heriol iawn, ond yn nod gwych — bydd yn creu cyfleoedd  go iawn i ddigideiddio dyluniad catalyddion.

Rwyf hefyd yn gobeithio datblygu fel arweinydd, ac rwy'n adeiladu profiad yn y sgil hon trwy gymryd rhan mewn rolau arwain amrywiol. Mae'r FLF wedi darparu llwyfan gwych ar gyfer fy natblygiad, ac rwyf eisiau defnyddio hyn fel bloc adeiladu ar gyfer arweinyddiaeth fwy effeithiol yn y tymor hir.

Mae cynnydd ein gwaith ymchwil hyd yma wedi cynnwys galluoedd modelu newydd, ond rydym yn dal i adeiladu at garreg filltir allweddol dulliau amlraddfa newydd. Mae datblygu meddalwedd yn gallu bod yn heriol ac rydym yn adeiladu galluoedd newydd yn barhaus, yn ein seilwaith meddalwedd a hefyd trwy ddatblygu pobl yn y tîm ymchwil.

Mae'r rhaglen FLF yn caniatáu hyblygrwydd ac wedi caniatáu i ni gymryd rhan mewn prosiectau gwych na ragwelwyd yn wreiddiol, gan gynnwys gyda phartneriaid diwydiannol fel BP a Johnson Matthey, sy'n codi effaith bosibl ein gwaith.

Beth mae bod yn arweinydd yn ei olygu i chi?

Rwy'n tanysgrifio i'r diffiniad gwerslyfr cyffredin o arweinyddiaeth, “dylanwad heb awdurdod”. Rwy'n credu bod arweinyddiaeth yn gofyn am y gallu i gyfleu gweledigaeth ac amcanion clir, i wrando a siarad pan fo angen, ac i gefnogi ac ysgogi pawb. Fy nod yw dangos arweinyddiaeth o ddydd i ddydd gydag arweinyddiaeth trwy esiampl, trwy gyfranogiad a thrwy gamau gweithredu. Rwy'n credu bod arweinyddiaeth dda yn helpu i ysbrydoli pobl eraill i fod yn fersiynau gwell ohonyn nhw eu hunain.

Beth ydych chi'n ei gredu sy’n fwyaf cyffrous am eich gwaith? Beth sy'n unigryw amdano?

Mae dwy agwedd ar fy ngwaith sy’n gyffrous yn fy marn i. Yn gyntaf, y potensial gwirioneddol i fynd i'r afael â heriau sydd o bwys byd-eang, fel lleihau allyriadau nwyon tŷ gwydr, sy’n gallu gwella ansawdd bywyd pobl. Yn ail, rwyf wrth fy modd yn gallu siarad â phobl eraill am fy ngwaith ac ysgogi pobl gyda'n canfyddiadau.

Nid oes diben i'n hymchwil oni bai ein bod ni’n gallu rannu'r hyn rydym ni wedi’i ddysgu gyda chydweithwyr, ffrindiau, teulu a'r cyhoedd mewn modd sy'n eu hysbrydoli nhw hefyd.

Mae ein hymchwil yn unigryw oherwydd ei fod yn rhychwantu meysydd ymchwil lluosog, gan gyplysu arbenigedd mewn dylunio meddalwedd a chyfrifiadura perfformiad uchel â'r wybodaeth o ddeunyddiau a chemeg adweithio sy'n sail i gatalysis.

Sut wnaethoch chi fynd i mewn i'r maes hwn?

Cefais fy ysbrydoli'n fawr gan alluoedd cyfrifiaduron personol (PCs) ar ddiwedd y 1990au; treuliais oriau yn adeiladu cyfrifiaduron a/neu’n rhaglennu meddalwedd newydd. Cefais fy ysgogi'n fawr hefyd gan gemeg, trwy athrawon diddorol, a mwynheais nad yw cemeg bob amser yn cydymffurfio ag egwyddorion rhesymeg gyfrifiadurol.

Wrth i mi fynd ymlaen yn fy addysg, cefais gyfle i astudio cyfrifiadureg a chemeg ar y cyd cyn arbenigo mewn cemeg gyfrifiadurol. Rwy'n ddyledus i gefnogaeth a rhyddid fy ngoruchwyliwr PhD, yr Athro Roy Johnston, a ddangosodd y potensial i mi ddefnyddio cyfrifiaduron i ddehongli data cemegol. Arweiniodd ei anogaeth at adeiladu gyrfa mewn cemeg gyfrifiadurol.

Dros y blynyddoedd diwethaf, mae ffocws ein gwaith ymchwil wedi bod yn gynyddol tuag at adeiladu cymdeithas fwy gwyrdd, fwy cynaliadwy, sy'n un o gryfder craidd Sefydliad Catalysis Caerdydd. Mae'r gwaith ymchwil yn cynnwys gwneud adweithiau'n fwy effeithlon, fel bod angen llai o egni arnynt i weithio, yn ogystal â gwneud y cemeg yn lanach. Mae lliniaru newid yn yr hinsawdd a'r effaith ddinistriol bosibl ar y boblogaeth fyd-eang yn gymhellion personol cryf i'n hymdrechion.