Avec une capacité à absorber 99,96% de la lumière qui le frappe, le matériau connu sous le nom de Vantablack a gagné beaucoup d’attention en tant que matériau le plus noir du monde, avec des scientifiques le testant dans l’espace et BMW l’utilisant pour donner à son SUV X6 une peinture accrocheuse. Mais les ingénieurs du MIT affirment maintenant avoir produit un matériau 10 fois plus noir que tout ce qui l’a précédé, une avancée qui pourrait avoir des avantages utiles pour l’exploration spatiale en particulier.

Le nouveau matériau est en fait né par accident en quelque sorte, alors que les ingénieurs du MIT dirigés par le professeur d’aéronautique et d’astronautique Brian Wardle expérimentaient la conductivité électrique des nanotubes de carbone (CNT) cultivés sur des matériaux tels que l’aluminium. Mais en trouvant une solution à un problème qu’ils ont rencontré en cours de route, l’équipe pourrait avoir découvert par inadvertance un moyen d’amener les matériaux ultra-noirs dans un territoire encore plus sombre.

En tentant de faire croître des CNT sur de l’aluminium, qui est en fait la façon dont le Vantablack et d’autres matériaux ultra-noirs sont produits ensemble avec le dépôt chimique en phase vapeur, l’équipe a continué à trouver des couches d’oxyde se formant lorsque l’aluminium était exposé à l’air. Mais en trempant la feuille d’aluminium dans de l’eau salée avant de la placer dans le four pour faire croître leurs NTC, l’équipe a pu éviter complètement la couche d’oxyde.

Sans la couche d’oxyde à affronter, l’équipe a ensuite pu faire croître les nanotubes de carbone sur l’aluminium à des températures beaucoup plus basses qu’auparavant, à environ 100° C de moins (180° F), pour être précis. Cela a permis d’améliorer considérablement les propriétés thermiques et électriques du matériau, ce qui n’a pas surpris les scientifiques. Ce qui les a pris au dépourvu, en revanche, c’est la noirceur du matériau.

« Je me souviens avoir remarqué à quel point il était noir avant d’y faire pousser des nanotubes de carbone, puis après la croissance, il semblait encore plus sombre », explique Kehang Cui, ancien postdoc du MIT et co-auteur de l’étude. « J’ai donc pensé que je devais mesurer la réflectance optique de l’échantillon. »

L’analyse de l’équipe a porté non seulement sur ce que le matériau était capable de réfléchir lorsqu’il était soumis à la lumière directement au-dessus de sa tête, mais aussi sous tous les angles possibles. Cela a révélé que le matériau a absorbé au moins 99,995 % de toute la lumière qui l’a frappé, dépassant considérablement les capacités d’absorption de la lumière de matériaux similaires, y compris le très célèbre Vantablack.

« La réflectivité publiée de tous les autres matériaux super noirs dans le spectre visible, ainsi que dans le proche IR et l’IR, est résumée dans notre article, et notre matériau peut être vu comme réfléchissant 10 fois moins de lumière à travers le spectre visible à n’importe quelle longueur d’onde donnée que le prochain matériau le moins réfléchissant, et au moins 10 fois moins que Vantablack sur la base de leurs données », explique Wardle à New Atlas.

Comprendre les mécanismes exacts derrière ce nouveau matériau ultra-noir nécessite encore plus de travail, bien que les scientifiques soupçonnent que cela soit lié à la façon dont ces forêts de nanotubes de carbone piègent la lumière et la convertissent en chaleur. Bien qu’il faille poursuivre les recherches pour en déterminer les raisons exactes, ce nouveau matériau, le plus noir des noirs, suscite déjà un certain intérêt dans certaines communautés scientifiques.

Pour l’instant, l’équipe a fait la démonstration du matériau comme revêtement d’un diamant de 2 millions de dollars, remplaçant ses nombreuses facettes et ses détails complexes par un vide noir sans vie. Les applications potentielles les plus claires pour ce type de matériaux se situent toutefois dans le domaine de l’exploration spatiale.

Lorsque les télescopes et les instruments d’imagerie sont tournés vers des corps célestes lointains pour les étudier, bloquer les autres sources de lumière afin qu’elles ne polluent pas le champ de vision est une partie importante du processus. En 2016, nous avons vu une version de Vantablack lancée dans l’espace pour être testée à bord d’un satellite, et le nouveau matériau développé au MIT pourrait suivre un chemin similaire. L’astrophysicien et lauréat du prix Nobel John Mather est l’un de ceux qui explorent l’utilisation de ce nouveau matériau dans la construction d’ombres avancées qui protègent les télescopes spatiaux de la lumière parasite.

« Les propriétés optiques des matériaux ne sont pas la spécialité de mon groupe, mais j’ai parlé avec de nombreux scientifiques des applications de piégeage de la lumière des matériaux noirs dans les instruments optiques et les lasers, en particulier pour améliorer l’efficacité des ombres d’étoiles qui aident à l’identification et à la caractérisation des exoplanètes », dit Wardle.

Un article décrivant les recherches de l’équipe a été publié dans la revue ACS-Applied Materials and Interfaces.