Najciemniejszy materiał na świecie

Naukowcy w 2014 roku stworzyli najciemniejszy dostępny komercyjnie materiał na świecie o nazwie Vantablack. Potem prześcignęli samych siebie i stworzyli jeszcze ciemniejszą wersję. Ale w 2019 roku Vantablack został upended przez nowy materiał, który stał się najczarniejszym i najciemniejszym materiałem na świecie.

Vantablack został stworzony przez brytyjską firmę o nazwie Surrey NanoSystems, i początkowo pochłaniał wszystkie, ale 0,035% światła wizualnego, gdy po raz pierwszy pojawił się w 2014 roku. Następnie firma opracowała nową wersję Vantablack, która mogła być rozpylana bezpośrednio na inne obiekty. Ta wersja była tak czarna, że nigdzie na świecie nie był dostępny spektrometr optyczny (urządzenie, które mierzy długość fali światła) o czułości umożliwiającej jego przetestowanie. Materiał nawet pochłaniał światło lasera.

Vantablack składa się z milionów nanorurek węglowych, które są tak małe, że każda pojedyncza nanorurka ma średnicę około 20 nanometrów. Jest to 3,500 razy mniej niż średnica ludzkiego włosa. Kiedy światło trafia na powierzchnię Vantablack, dostaje się do przestrzeni pomiędzy milionami nanorurek. W miarę jak światło przemieszcza się w strukturze nanorurek, zostaje pochłonięte i nie może zostać odbite. W ten sposób powstaje czarna powierzchnia, która jest tak bliska czarnej dziurze, jak tylko możemy sobie wyobrazić, ponieważ nie odbija prawie żadnego światła. Uważa się, że jeden centymetr kwadratowy powierzchni mieści miliard nanorurek, według Surrey NanoSystems.

Wygląd Vantablack daje dramatyczne efekty, ponieważ prawie nie ma odbicia od światła. Kiedy jest on umieszczony na trójwymiarowym obiekcie, obiekt faktycznie wydaje się być dwuwymiarowy. Od Vantablack powłoki innej powierzchni, to jest prawie niemożliwe, aby zobaczyć, co powierzchnia wygląda. Wszelkie fałdy i zagniecenia na powierzchni wydają się płaskie lub tak, jakby nic tam nie było. Ludzkie oko nie jest w stanie wykryć żadnych zmian powierzchni bez odbicia światła.

Vantablack jest wykonany w procesie w komorze chemicznego osadzania par, który wykorzystuje lampy do zwiększenia temperatury powierzchni do 430º Celsjusza. Według Surrey NanoSystems, pozwala to na wzrost węglowego „lasu nanorurek”, a nazwa pochodzi od terminu Vertically Aligned NanoTube Arrays. Oczywiście, jest to o wiele bardziej skomplikowane niż to.

Vantablack może być używany do wielu zastosowań, gdzie światło nie jest pożądane. Niektóre przykłady, które firma podaje do jego wykorzystania to czujniki, kalibracja satelitów, kamery na podczerwień i produkty luksusowe. Jest on nawet testowany w świecie sztuki. Oto filmik przedstawiający go w akcji.

Ale to nie koniec historii o tym, kto wyprodukował najciemniejszy materiał na świecie. We wrześniu 2019 roku inżynierowie z Massachusetts Institute of Technology (MIT), kierowani przez Briana Wardle’a i Kehanga Cui, wyprodukowali materiał dziesięciokrotnie czarniejszy niż jakikolwiek materiał wcześniej, czyli Vantablack.

Ten materiał był również wykonany z nanorurek węglowych, ale różnica z materiałem badaczy MIT w porównaniu z Vantablack, jest taka, że był on uprawiany na folii aluminiowej trawionej chlorem.

Zespół MIT nie miał na celu wyprodukowania ciemniejszego materiału niż to, co pojawiło się wcześniej. Byli rzeczywiście stara się rosnąć nanorurki węglowe na folii aluminiowej w celu poprawy aluminium właściwości termiczne i elektryczne przewodnictwo. Problemem było jednak to, że folia utlenia się szybko, gdy narażone na działanie powietrza, negując to, co starali się osiągnąć.

Aby przeciwdziałać procesowi utleniania, zespół umieścił folię w słonej wodzie, a następnie przeniósł go do piekarnika do wzrostu nanorurek węglowych. To, co wynikło, było tym, czego chcieli. Materiał, który miał lepsze właściwości elektryczne i termiczne niż wcześniej, ale co jeszcze zauważyli, że nowy materiał był bardzo, bardzo czarny. Po zmierzeniu współczynnika odbicia materiału odkryli, że pochłania on około 99,995% światła, co czyni go jeszcze ciemniejszym i czarniejszym niż Vantablack.

Wardle i Chi złożyli wniosek o patent na swój nowy proces i udostępnili go artystom do wykorzystania w projektach niekomercyjnych. Tylko czas pokaże, kto wymyśli jeszcze ciemniejszy materiał, który jest jeszcze bardziej czarny niż to, co zostało obecnie wyprodukowane, coś, co nawet ci badacze wierzą, że się stanie.

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

Chcesz zagłębić się w więcej faktów? Wypróbuj serię The Wonderful World of Completely Random Facts, tutaj na Medium.

Znajdź jeszcze więcej interesujących faktów w czterech tomach Knowledge Stew: The Guide to the Most Interesting Facts in the World.

Więcej wspaniałych historii czeka na Ciebie w Knowledge Stew.