Electroneg nanobeiriannau natur

Mae tîm o Ysgol y Biowyddorau ac Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth y Brifysgol wedi gwneud darganfyddiad arloesol o ran ein dealltwriaeth o broteinau – sef moleciwlau syflaenol celloedd a nanobeiriannau byd natur.

Mae'r grŵp wedi canfod cerrynt trydanol yn llwyddiannus drwy un moleciwl o brotein, sy'n mesur 5 nanometr o hyd yn unig (mae nanometr yn gyfwerth â miliynfed ran o un milimetr).

Mae cerrynt trydanol yn hollbwysig mewn llawer o brosesau naturiol gan gynnwys canfod goleuni yn y llygad, ffotosynthesis ac anadlu.

Dangosodd y tîm y gallai'r protein gludo cerhyntau mawr, yn gyfwerth â blewyn unigolyn yn cludo un amp. Darganfu'r tîm y gellid rheoleiddio llif y cerrynt hefyd yn yr un ffordd ag y mae transistorau yn gweithio, y dyfeisiau bach sy'n gyrru cyfrifiaduron a ffonau clyfar, ond ar raddfa lai: mae'r proteinau yn mesur dim ond chwarter maint y transistorau silicon presennol.

Er mwyn gweld y wybodaeth foleciwlaidd hon, mae tîm wedi arloesi mewn defnyddio bioleg synthetig drwy dechneg o'r enw Microscopeg Twnelu Sganio (STM) fel bod modd mesur cerrynt trydanol sy'n llifo drwy brotein fesul moleciwl unigol.

Cyn y gwaith hwn, roedd ond yn bosibl mesur miliynau o broteinau os nad biliynau ohonynt, gan golli manylion hollbwysig am sut mae moleciwl unigol yn gweithio o ganlyniad.

Dywedodd Dr Jones, o Ysgol y Biowyddorau: "Os cymerwch gam yn ôl a gwrando ar sŵn torf fawr, mae'r sŵn hwnnw'n gyfuniad o lawer o leisiau unigol a sgyrsiau. Mae'r hyn rydym wedi'i wneud yn cyfateb ar lefel foleciwlaidd i wrando ar leisiau unigol yn y dorf.

"Drwy baru ein gwybodaeth a'n gallu i drin proteinau ar lefel foleciwlaidd gydag ymagweddau blaengar a ddatblygwyd yn yr Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth a DTU Denmarc, gallwn archwilio'r moleciwlau cymhleth unigol sy'n sylfaen i fywyd ymhob man. Mae ymddygiad y transistor yn hynod ddiddorol ond ymhen amser, efallai y bydd yn bosibl integreiddio proteinau ag elfennau electronig."

Ychwanegodd cydweithredwyr Dr Martin Elliott a Dr Emyr Macdonald, o'r Ysgol Ffiseg a Seryddiaeth: "Roedd natur hynod ddargludol y protein hwn yn syndod ac mae'r canlyniad yn gofyn cwestiynau am natur sylfaenol trosglwyddo electronau mewn proteinau.

"Offeryn pwerus newydd yw hwn ar gyfer astudio ensymau a moleciwlau biolegol pwysig eraill".

Cyhoeddwyd canfyddiadau'r tîm fel cyfres o bapurau yn y cyfnodolion Nano Letters, ACS Nano, Small a Nanoscale.

Cynhaliwyd llawer o'r ymchwil gan Eduardo Della Pia o dan gynllun Ysgoloriaeth Ymchwil Richard Whipp y Brifysgol, sydd â'r nod o hyrwyddo ymchwil ryngddisgyblaethol.

Caiff yr ymchwil ei hariannu erbyn hyn gan grant a ddyfarnwyd yn ddiweddar gan Gyngor Ymchwil Peirianneg a'r Gwyddorau Ffisegol (EPSRC).