Le matériau le plus sombre du monde

Des scientifiques ont créé en 2014 le matériau commercial le plus sombre du monde appelé Vantablack. Puis ils se sont surpassés et ont fabriqué une version encore plus sombre. Mais en 2019, le Vantablack a été bouleversé par un nouveau matériau qui est devenu le matériau le plus noir et le plus sombre du monde.

Le Vantablack a été créé par une entreprise britannique appelée Surrey NanoSystems, et il absorbait à l’origine tout sauf 0,035% de la lumière visuelle lorsqu’il est sorti en 2014. La société a ensuite développé une nouvelle version du Vantablack qui pouvait être pulvérisée directement sur d’autres objets. Cette version était si noire qu’il n’y avait pas de spectromètre optique (un appareil qui mesure la longueur d’onde de la lumière) disponible partout dans le monde avec la sensibilité nécessaire pour le tester. Le matériau a même absorbé la lumière d’un laser.

Vantablack est composé de millions de nanotubes de carbone qui sont si petits que chaque nanotube individuel a un diamètre d’environ 20 nanomètres. C’est 3 500 fois plus petit que le diamètre d’un cheveu humain. Lorsque la lumière frappe la surface du Vantablack, elle pénètre dans l’espace entre les millions de nanotubes. En se déplaçant dans la structure des nanotubes, la lumière est absorbée et ne peut être réfléchie. Il en résulte une surface noire qui se rapproche le plus possible de ce à quoi ressemblerait un trou noir, puisqu’elle ne reflète presque pas la lumière. On pense qu’un centimètre carré de la surface contient un milliard de nanotubes, selon Surrey NanoSystems.

L’apparence du Vantablack produit des effets spectaculaires puisqu’il n’y a presque aucune réflexion de la lumière. Lorsqu’on le pose sur un objet tridimensionnel, l’objet semble en fait être bidimensionnel. Comme le Vantablack recouvre une autre surface, il est presque impossible de voir à quoi ressemble cette surface. Tous les plis ou replis d’une surface semblent plats ou inexistants. L’œil humain est incapable de détecter tout changement de surface sans la réflexion de la lumière.

Le Vantablack est fabriqué par un processus dans une chambre de dépôt chimique en phase vapeur qui utilise des lampes pour augmenter la température de la surface à 430º Celsius. Selon Surrey NanoSystems, cela permet à une « forêt de nanotubes de carbone de se développer », et le nom dérive du terme Vertically Aligned NanoTube Arrays. Bien sûr, c’est beaucoup plus compliqué que cela.

Vantablack peut être utilisé pour de nombreuses applications où la lumière n’est pas souhaitée. Parmi les exemples que la société donne pour son utilisation, citons les capteurs, l’étalonnage des satellites, les caméras infrarouges et les produits de luxe. Il est même en train d’être testé dans le monde de l’art. Voici une vidéo de celui-ci en action.

Mais ce n’est pas la fin de l’histoire de qui a produit le matériau le plus sombre du monde. En septembre 2019, des ingénieurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT), dirigés par Brian Wardle et Kehang Cui, ont produit un matériau dix fois plus noir que tous les matériaux précédents, à savoir le Vantablack.

Ce matériau était également composé de nanotubes de carbone, mais la différence avec le matériau des chercheurs du MIT par rapport au Vantablack, est qu’il a été cultivé sur une feuille d’aluminium gravée au chlore.

L’équipe du MIT n’avait pas pour objectif de produire un matériau plus sombre que ce qui avait été fait auparavant. Ils essayaient en fait de faire croître des nanotubes de carbone sur une feuille d’aluminium pour améliorer les propriétés de conduction thermique et électrique de l’aluminium. Le problème, cependant, était que la feuille s’oxydait rapidement lorsqu’elle était exposée à l’air, ce qui annulait ce qu’ils essayaient d’obtenir.

Pour contrer le processus d’oxydation, l’équipe a placé la feuille dans de l’eau salée, puis l’a déplacée dans un four pour faire croître les nanotubes de carbone. Le résultat correspond à ce qu’ils voulaient. Un matériau présentant de meilleures propriétés électriques et thermiques qu’auparavant, mais ce qu’ils ont remarqué, c’est que le nouveau matériau était très, très noir. Après avoir mesuré la réflectance du matériau, ils ont découvert qu’il absorbait environ 99,995 % de la lumière qui le frappait, ce qui le rendait encore plus sombre et plus noir que le Vantablack.

Wardle et Chi ont déposé un brevet sur leur nouveau procédé et l’ont mis gratuitement à la disposition des artistes pour des projets non commerciaux. Seul le temps dira qui arrivera avec un matériau encore plus noir que ce qui a été produit actuellement, quelque chose que même ces chercheurs pensent qu’il arrivera.

Sources : Mirror Online, Science Alert, Business Insider, Surrey NanoSystems, Yahoo ! News Canada, MIT News

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