Materiál známý jako Vantablack, který je schopen pohltit 99,96 procenta dopadajícího světla, si vysloužil velkou pozornost jako nejčernější materiál na světě.Vědci jej testovali ve vesmíru a společnost BMW jej použila k vytvoření atraktivního laku svého SUV X6. Inženýři z MIT však nyní tvrdí, že se jim podařilo vyrobit materiál desetkrát černější než cokoli předtím, což je pokrok, který by mohl mít užitečný přínos zejména pro výzkum vesmíru.

Nový materiál vznikl vlastně svým způsobem náhodou, když inženýři z MIT pod vedením profesora aeronautiky a astronautiky Briana Wardla experimentovali s elektrickou vodivostí uhlíkových nanotrubiček (CNT) vypěstovaných na materiálech, jako je hliník. Při hledání řešení problému, na který cestou narazili, však tým možná nechtěně objevil způsob, jak dostat ultračerné materiály do ještě temnější oblasti.

Při pokusu o pěstování CNT na aluminiu, což je vlastně způsob, jakým se Vantablack a další ultračerné materiály vyrábějí společně s chemickou depozicí z par, tým stále nacházel vrstvy oxidu, které se tvořily, když byl hliník vystaven působení vzduchu. Když však tým namočil hliníkovou fólii do slané vody předtím, než ji vložil do pece, aby na ní vypěstoval své CNT, podařilo se mu vrstvě oxidu zcela vyhnout.

Bez vrstvy oxidu, se kterou by se musel potýkat, byl pak tým schopen vypěstovat uhlíkové nanotrubičky na hliníku při mnohem nižších teplotách, než bylo možné předtím, přesněji při teplotě asi o 100 °C nižší (180 °C). To přineslo výrazné zlepšení tepelných a elektrických vlastností materiálu, což vědce nepřekvapilo. Co je však zaskočilo, bylo to, jak tmavý se materiál zdál být.

„Vzpomínám si, že jsem si všiml, jak byl černý předtím, než na něm rostly uhlíkové nanotrubičky, a po růstu vypadal ještě tmavší,“ říká bývalý postdoktorand MIT a spoluautor studie Kehang Cui. „Tak mě napadlo, že bych měl změřit optickou odrazivost vzorku.“

Analýza týmu se zabývala nejen tím, co je materiál schopen odrazit, když je vystaven světlu přímo nad hlavou, ale ze všech možných úhlů. To odhalilo, že materiál pohltil nejméně 99,995 % veškerého světla, které na něj dopadlo, čímž výrazně překonal schopnosti pohlcování světla podobných materiálů, včetně tolik oslavovaného Vantablacku.

„V našem článku jsou shrnuty publikované údaje o odrazivosti všech ostatních superčerných materiálů ve viditelném spektru a v blízkém infračerveném a infračerveném spektru a je vidět, že náš materiál odráží 10krát méně světla v celém viditelném spektru při jakékoliv dané vlnové délce než další nejméně odrazivý materiál a na základě jejich údajů nejméně 10krát méně než Vantablack,“ říká Wardle pro New Atlas.

Přesné pochopení mechanismů, které stojí za tímto novým ultračerným materiálem, vyžaduje ještě další práci, i když vědci předpokládají, že to souvisí se způsobem, jakým tyto lesy uhlíkových nanotrubiček zachycují světlo a přeměňují ho na teplo. Přestože bude zapotřebí dalšího zkoumání, abychom zjistili přesné důvody, již nyní tento nový nejčernější z černých materiálů vyvolává v některých vědeckých komunitách zájem.

Prozatím tým demonstroval tento materiál jako povlak na diamant za 2 miliony dolarů, který nahradil jeho četné fazety a složité detaily neživou černou prázdnotou. Nejjasnější potenciální aplikace pro tento druh materiálů však leží v oblasti výzkumu vesmíru.

Když se teleskopy a zobrazovací přístroje natáčejí ke vzdáleným nebeským tělesům za účelem studia, je důležitou součástí procesu blokování jiných zdrojů světla, aby neznečišťovaly zorné pole. V roce 2016 jsme viděli verzi materiálu Vantablack vypuštěnou do vesmíru k testování na palubě družice a nový materiál vyvinutý na MIT by mohl jít podobnou cestou. Astrofyzik a nositel Nobelovy ceny John Mather je jedním z těch, kteří zkoumají využití tohoto nového materiálu při konstrukci pokročilých stínítek, která chrání vesmírné teleskopy před cizím světlem.

„Optické vlastnosti materiálů nejsou specializací mé skupiny, ale hovořil jsem s mnoha vědci o využití černých materiálů pro zachycování světla v optických přístrojích a laserech, zejména pro zvýšení účinnosti hvězdných stínítek, která pomáhají při identifikaci a charakterizaci exoplanet,“ říká Wardle.

Příspěvek popisující výzkum týmu byl publikován v časopise ACS-Applied Materials and Interfaces.

.