Com a capacidade de absorver 99,96% da luz que o atinge, o material conhecido como Vantablack ganhou muita atenção como o material mais negro do mundo, com cientistas testando-o no espaço e a BMW usando-o para dar ao seu SUV X6 uma pintura atraente. Mas os engenheiros do MIT afirmam agora ter produzido um material 10 vezes mais preto do que qualquer outra coisa antes dele, um avanço que poderia ter benefícios úteis para a exploração espacial em particular.

O novo material surgiu de certa forma por acidente, já que os engenheiros do MIT liderados pelo professor de aeronáutica e astronáutica Brian Wardle estavam experimentando a condutividade elétrica de nanotubos de carbono (CNTs) cultivados em materiais como o alumínio. Mas ao encontrar uma solução para um problema que encontraram pelo caminho, a equipe pode ter descoberto inadvertidamente uma maneira de levar materiais ultra-negros para um território ainda mais escuro.

Ao tentar cultivar CNTs em alumnium, que na verdade é como Vantablack e outros materiais ultra-negros são produzidos junto com a deposição química de vapor, a equipe continuou encontrando camadas de óxido se formando à medida que o alumínio era exposto ao ar. Mas ao mergulhar a folha de alumínio em água salgada antes de colocá-la no forno para cultivar seus CNTs, a equipe conseguiu evitar completamente a camada de óxido.

Sem a camada de óxido a ser contornada, a equipe foi capaz de cultivar os nanotubos de carbono no alumínio a temperaturas muito mais baixas do que era possível antes, a cerca de 100° C mais frio (180° F), para ser mais preciso. Isso trouxe ganhos significativos às propriedades térmicas e elétricas do material, o que não foi uma surpresa para os cientistas. O que os pegou desprevenidos, no entanto, foi o quão escuro o material parecia ser.

“Lembro-me de reparar como era preto antes de crescer nanotubos de carbono nele, e depois de crescer, parecia ainda mais escuro”, diz o antigo postdoc do MIT e co-autor do estudo Kehang Cui. “Então eu pensei que deveria medir a reflectância óptica da amostra”

A análise da equipa não olhou apenas para o que o material era capaz de reflectir quando sujeito à luz directamente do céu, mas de todos os ângulos possíveis. Isto revelou que o material absorveu pelo menos 99,995 por cento de toda a luz que o atingiu, superando significativamente as capacidades de absorção de luz de materiais semelhantes, incluindo o muito celebrado Vantablack.

“A refletividade publicada de todos os outros materiais superpretos no espectro visível, e próximo a IR e IR, está resumida em nosso artigo, e nosso material pode ser visto para refletir 10 vezes menos luz em todo o espectro visível em qualquer comprimento de onda do que o próximo material menos reflexivo, e pelo menos 10 vezes menos do que o Vantablack com base em seus dados”, diz Wardle ao New Atlas.

A compreensão dos mecanismos exatos por trás deste novo material ultra-negro ainda requer mais trabalho, embora os cientistas suspeitem que tenha a ver com a forma como estas florestas de nanotubos de carbono prendem a luz e a convertem em calor. Embora seja necessária mais investigação para apurar as razões exactas, este novo material negro mais negro já está a gerar algum interesse em certas comunidades científicas.

Por enquanto, a equipa demonstrou o material como um revestimento para um diamante de 2 milhões de dólares, substituindo as suas muitas facetas e detalhes intrincados por um vazio negro sem vida. As aplicações potenciais mais claras para este tipo de materiais, no entanto, estão no reino da exploração espacial.

Quando telescópios e instrumentos de imagem são voltados para corpos celestes distantes para estudo, o bloqueio de outras fontes de luz para não poluir o campo de visão é uma parte importante do processo. Em 2016 vimos uma versão do Vantablack lançada no espaço para testes a bordo de um satélite, e o novo material desenvolvido no MIT poderia seguir um caminho semelhante. O astrofísico e ganhador do Prêmio Nobel John Mather é quem está explorando a utilização deste novo material na construção de sombras avançadas que protegem os telescópios espaciais da luz estranha.

“As propriedades ópticas dos materiais não são a especialidade do meu grupo, mas falei com vários cientistas sobre aplicações de captura de luz de materiais negros em instrumentos ópticos e lasers, em particular para melhorar a eficácia das tonalidades de estrelas que ajudam na identificação e caracterização de exoplanetas”, diz Wardle.

Um artigo descrevendo a pesquisa da equipe foi publicado na revista ACS-Applied Materials and Interfaces.