Världens mörkaste material

Vetenskapsmän skapade 2014 världens mörkaste kommersiellt tillgängliga material kallat Vantablack. Sedan överträffade de sig själva och gjorde en ännu mörkare version. Men år 2019 omkullkastades Vantablack av ett nytt material som blev det svartaste och mörkaste materialet i världen.

Vantablack skapades av ett brittiskt företag som heter Surrey NanoSystems, och det absorberade ursprungligen allt utom 0,035 % av det visuella ljuset när det kom ut för första gången år 2014. Företaget utvecklade sedan en ny version av Vantablack som kunde sprayas direkt på andra föremål. Denna version var så svart att det inte fanns någon optisk spektrometer (en anordning som mäter ljusets våglängd) tillgänglig någonstans i världen med den känslighet som krävs för att testa den. Materialet absorberade till och med ljus från en laser.

Vantablack består av miljontals kolnanorör som är så små att varje enskilt nanorör har en diameter på cirka 20 nanometer. Det är 3 500 gånger mindre än diametern på ett människohår. När ljuset träffar ytan på Vantablack går det in i utrymmet mellan de miljontals nanorören. När ljuset rör sig inom nanorörstrukturen absorberas det och kan inte reflekteras. Detta resulterar i en svart yta som kommer så nära som vi vet hur ett svart hål skulle se ut eftersom den nästan inte reflekterar något ljus. Man tror att en kvadratcentimeter av ytan innehåller en miljard nanorör, enligt Surrey NanoSystems.

Vantablackens utseende ger dramatiska effekter eftersom det nästan inte finns någon reflektion från ljuset. När det sätts på ett tredimensionellt objekt verkar objektet faktiskt vara tvådimensionellt. Eftersom Vantablack täcker en annan yta är det nästan omöjligt att se hur ytan ser ut. Alla veck eller veck på en yta verkar platta eller som om ingenting finns där. Det mänskliga ögat kan inte upptäcka några ytförändringar utan reflektion av ljus.

Vantablack tillverkas genom en process i en kammare för kemisk förångningsdeposition där lampor används för att öka temperaturen på ytan till 430º Celsius. Enligt Surrey NanoSystems gör detta det möjligt för en ”nanorörskog” av kol att växa, och namnet härrör från termen Vertically Aligned NanoTube Arrays. Naturligtvis är det mycket mer komplicerat än så.

Vantablack kan användas för många tillämpningar där ljus inte är önskvärt. Några exempel som företaget ger på användning är sensorer, satellitkalibrering, infraröda kameror och lyxprodukter. Den testas till och med inom konstvärlden. Här är en video av det i aktion.

Men det är inte slutet på historien om vem som har producerat det mörkaste materialet i världen. I september 2019 producerade ingenjörer vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) under ledning av Brian Wardle och Kehang Cui ett material som var tio gånger svartare än något material tidigare, nämligen Vantablack.

Detta material var också tillverkat av kolnanorör, men skillnaden med MIT-forskarnas material jämfört med Vantablack är att det odlades på klorinetsad aluminiumfolie.

MIT-teamet hade inte haft som mål att producera ett mörkare material än vad som hade kommit tidigare. De försökte faktiskt odla kolnanorör på aluminiumfolie för att förbättra aluminiumets termiska och elektriska ledningsegenskaper. Problemet var dock att folien skulle oxidera snabbt när den utsattes för luft, vilket omintetgjorde vad de försökte uppnå.

För att motverka oxidationsprocessen placerade teamet folien i saltvatten och flyttade den sedan in i en ugn för att odla kolnanorörena. Det som blev resultatet var vad de ville ha. Ett material som hade bättre elektriska och termiska egenskaper än tidigare, men vad de också märkte var att det nya materialet var väldigt, väldigt svart. Efter att ha mätt materialets reflektionsförmåga upptäckte de att det absorberade cirka 99,995 % av det ljus som träffade det, vilket gjorde det ännu mörkare och svartare än Vantablack.

Wardle och Chi ansökte om patent på sin nya process och gjorde den gratis för konstnärer att använda i icke-kommersiella projekt. Endast tiden får utvisa vem som kommer fram till ett ännu mörkare material som är ännu svartare än vad som för närvarande har producerats, något som även dessa forskare tror kommer att hända.

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

Vill du fördjupa dig i fler fakta? Prova serien The Wonderful World of Completely Random Facts, här på Medium.

Finn ännu fler intressanta fakta i de fyra volymerna av Knowledge Stew: The Guide to the Most Interesting Facts in the World.

Mer fantastiska historier väntar på dig på Knowledge Stew.