Cu o capacitate de a absorbi 99,96% din lumina care îl lovește, materialul cunoscut sub numele de Vantablack a câștigat multă atenție ca fiind cel mai negru material din lume, oamenii de știință testându-l în spațiu, iar BMW folosindu-l pentru a da SUV-ului său X6 o vopsea atrăgătoare. Dar inginerii de la MIT susțin acum că au produs un material de 10 ori mai negru decât orice alt material de până acum, un progres care ar putea avea beneficii utile în special pentru explorarea spațiului.

Noul material a apărut de fapt, într-un fel, din întâmplare, deoarece inginerii de la MIT, conduși de profesorul de aeronautică și astronautică Brian Wardle, experimentau cu conductivitatea electrică a nanotuburilor de carbon (CNT) crescute pe materiale precum aluminiul. Dar, găsind o soluție la o problemă pe care au întâlnit-o pe parcurs, echipa ar putea să fi descoperit, fără să vrea, o modalitate de a duce materialele ultra-negre pe un teritoriu și mai întunecat.

Când au încercat să crească CNT-uri pe aluminiu, care este de fapt modul în care Vantablack și alte materiale ultra-negre sunt produse împreună cu depunerea chimică în stare de vapori, echipa a continuat să găsească straturi de oxid care se formează pe măsură ce aluminiul era expus la aer. Dar, prin înmuierea foliei de aluminiu în apă sărată înainte de a o introduce în cuptor pentru a crește CNT-urile lor, echipa a reușit să evite complet stratul de oxid.

Fără stratul de oxid cu care să se confrunte, echipa a reușit apoi să crească nanotuburile de carbon pe aluminiu la temperaturi mult mai scăzute decât era posibil înainte, mai exact la aproximativ 100° C mai rece (180° F), pentru a fi mai precis. Acest lucru a adus câștiguri semnificative în ceea ce privește proprietățile termice și electrice ale materialului, ceea ce nu a fost o surpriză pentru oamenii de știință. Ceea ce i-a luat prin surprindere, totuși, a fost cât de întunecat părea să fie materialul.

„Îmi amintesc că am observat cât de negru era înainte de a crește nanotuburile de carbon pe el, iar apoi, după creștere, părea și mai întunecat”, spune fostul postdoctorand MIT și co-autor al studiului, Kehang Cui. „Așa că m-am gândit că ar trebui să măsor reflectanța optică a probei.”

Analiza echipei a analizat nu doar ceea ce materialul a fost capabil să reflecte atunci când a fost supus luminii direct de deasupra capului, ci din toate unghiurile posibile. Aceasta a dezvăluit că materialul a absorbit cel puțin 99,995% din toată lumina care l-a lovit, depășind semnificativ capacitățile de absorbție a luminii ale unor materiale similare, inclusiv ale mult celebrului Vantablack.

„Reflectivitatea publicată a tuturor celorlalte materiale supernegre în spectrul vizibil, precum și în IR și IR apropiat, este rezumată în lucrarea noastră, iar materialul nostru se poate observa că reflectă de 10 ori mai puțină lumină în spectrul vizibil la orice lungime de undă dată decât următorul material cel mai puțin reflectorizant și de cel puțin 10 ori mai puțin decât Vantablack, pe baza datelor lor”, spune Wardle pentru New Atlas.

Înțelegerea mecanismelor exacte din spatele acestui nou material ultra-negru necesită încă mai multă muncă, deși cercetătorii suspectează că are legătură cu modul în care aceste păduri de nanotuburi de carbon captează lumina și o transformă în căldură. Deși va fi nevoie de investigații suplimentare pentru a stabili cu exactitate motivele, acest nou material, cel mai negru dintre materialele negre, generează deja un pic de interes în anumite comunități științifice.

Pentru moment, echipa a demonstrat materialul ca un strat de acoperire pentru un diamant de 2 milioane de dolari americani, înlocuind numeroasele sale fațete și detalii complicate cu un vid negru fără viață. Cu toate acestea, cele mai clare aplicații potențiale pentru acest tip de materiale se află în domeniul explorării spațiale.

Când telescoapele și instrumentele de imagistică sunt îndreptate spre corpuri cerești îndepărtate pentru a fi studiate, blocarea altor surse de lumină, astfel încât acestea să nu polueze câmpul vizual, este o parte importantă a procesului. În 2016 am văzut o versiune de Vantablack lansată în spațiu pentru a fi testată la bordul unui satelit, iar noul material dezvoltat la MIT ar putea urma o cale similară. Astrofizicianul și laureatul premiului Nobel John Mather este unul dintre cei care explorează utilizarea acestui nou material în construcția unor ecrane avansate care să protejeze telescoapele spațiale de lumina străină.

„Proprietățile optice ale materialelor nu sunt specialitatea grupului meu, dar am vorbit cu numeroși oameni de știință despre aplicațiile de captare a luminii ale materialelor negre în instrumente optice și lasere, în special pentru o mai bună eficacitate a umbrelor stelare care ajută la identificarea și caracterizarea exoplanetelor”, spune Wardle.

Un articol care descrie cercetările echipei a fost publicat în revista ACS-Applied Materials and Interfaces.

.