Используя углеродные нанотрубки, исследователи разработали материал, превосходящий по степени поглощения света все ранее известные аналоги.
Предыдущий рекорд принадлежал материалу под названием vantablack. Он состоит из вертикально выровненных углеродных нанотрубок и способен поглощать до 99,965 процентов света. Оказалось, что этот невероятный показатель можно увеличить, используя даже те самые массивы нанотрубок.
Авторы нового материала, превзошедшего предыдущий рекорд по светопоглощению, изначально не планировали его разработку. Их целью было повышение тепловых и электрических характеристик алюминия путем нанесения на его поверхность углеродные нанотрубки. В ходе исследования ученые нашли способ удалить с поверхности алюминия слой его оксида, препятствующий прохождению электрического тока. Это удалось сделать с помощью солей, содержащих ионы хлора.
На втором этапе исследования ученые вырастили нанотрубки на очищенной алюминиевой поверхности путем осаждения на нее паров углерода. В результате был получен черный материал, демонстрирующий улучшенные тепловые и электрические характеристики, как и предполагалось изначально. Однако, неожиданным образом, выяснилось, что материал обладает исключительной, ранее не предсказанной, степенью поглощения света».
Чтобы оценить его оптические свойства, ученые провели измерения коэффициента поглощения света. Полученные результаты показали, что новый материал способен поглощать до 99,995% падающего на него излучения. При этом, данное значение оставалось стабильным при любом угле падения.
Механизм, обуславливающий необычайную непрозрачность материала, до конца не выяснен. Однако, исследователи предполагают, что он может быть связан с сочетанием вытравленного алюминия, обладающего черным цветом, и углеродных нанотрубок. По мнению ученых, плотные массивы углеродных нанотрубок способны поглощать значительную часть падающего света и преобразовывать его в тепло, отражая лишь незначительное количество в виде света.
Эффект обусловлен тем, что фотоны, достигая пространства между нанотрубками, задерживаются в нем и рассеивают свою энергию при взаимодействии с наноструктурами. В конечном итоге фотоны теряют всю энергию и, поглощаясь электронными уровнями углерода, прекращают свое существование.