Das schwärzeste Schwarz: MIT-Ingenieure entwickeln ein Material, das so dunkel ist, dass es Dinge zum Verschwinden bringt

Das „mantelartige“ Material hat einen Diamanten so schwarz gemacht, dass er als flache, schwarze Leere erscheint.

Schwärzeste Material der Welt
Das dunkelste Material der Welt?

Ingenieure am MIT haben ein Material geschaffen, das so dunkel ist, dass es Objekte, wie zum Beispiel glänzende Diamanten, für das bloße Auge unsichtbar zu machen scheint.

Sie sagen auch, dass das Material oder die Beschichtung 10 Mal dunkler ist als andere sehr schwarze Materialien. Und, sie haben es zufällig gefunden.

Das Material besteht aus Kohlenstoff-Nanoröhren oder (CNTs) – winzigen Fäden aus Kohlenstoff mit einer netzartigen Struktur. Die Forscher ließen das Material auf einer chlorgeätzten Aluminiumfolie wachsen. Sie sagen, dass „die Folie mehr als 99,96 % des einfallenden Lichts einfängt, was es zum schwärzesten Material überhaupt macht.“ Aber, während der Forschung, sahen sie auch, dass das Material fast 99,99% des Lichts aus verschiedenen Winkeln absorbiert.

Das Material ist eigentlich Teil einer Kunstausstellung mit dem Titel “ The Redemption of Vanity“ an der New Yorker Börse, eine Zusammenarbeit zwischen MIT Prof. Brian Wardle, dem Co-Autor der Studie, und MIT Artist-in-Residence, Diemut Strebe.

Der interessanteste Teil dieser Kunstausstellung ist, dass dieses neue CNT-Material „einen 16,78-karätigen natürlichen gelben Diamanten umhüllt, dessen Wert auf 2 Millionen Dollar geschätzt wird.“

Der Effekt ist verblüffend: Der Diamant ist unsichtbar gemacht worden und wird „zu einer flachen, schwarzen Leere“.

Die Forscher, Wardle und Co-Autor Kehang Cui, ein ehemaliger MIT Postdoc, hatten nicht die Absicht, dieses neue, ultra-schwarze Material zu schaffen. „Stattdessen experimentierten sie mit Möglichkeiten, Kohlenstoff-Nanoröhren auf elektrisch leitenden Materialien wie Aluminium wachsen zu lassen, um deren elektrische und thermische Eigenschaften zu verbessern“, heißt es in der MIT-Pressemitteilung.

Sie erwarteten zunächst nicht, dass sie sich auf die optischen Eigenschaften des Materials konzentrieren würden. Sie waren wirklich überrascht von der Farbe des Materials und haben den farboptischen Reflexionsgrad gemessen, was zu der zufälligen Entdeckung führte.

Blackest’s Black‘ vs. Vantablack

Vor ein paar Jahren hat Surrey NanoSystems ein ähnliches Material namens „Vantablack“ entwickelt, das angeblich 99,965 % des Lichts absorbiert. Später brachen sie ihren eigenen Rekord, indem sie etwas schufen, das unter einem Spektrometer nicht entdeckt werden konnte, d. h. es absorbierte 99,99 % des Lichts.

Angesichts dieser neuen Entwicklung kann diese zufällige Entdeckung jedoch als das bisher schwärzeste Schwarz der Welt bezeichnet werden, mit “ 99,995 Prozent [Absorption] des einfallenden Lichts“, wenn das einfallende Licht aus jedem Winkel reflektiert wird.

Prof. Wardle kommentiert dieses ständige Bemühen, das schwärzeste Material der Welt herzustellen: „Unser Material ist zehnmal schwärzer als alles, was bisher bekannt ist.“

„Irgendjemand wird ein schwärzeres Material finden, und irgendwann werden wir alle zugrundeliegenden Mechanismen verstehen und in der Lage sein, das ultimative Schwarz richtig zu entwickeln“ – so wie es die Ingenieure von Surrey NanoSystems getan haben, deren Vantablack jetzt von keinem Geringeren als BMW als Autolack verwendet wird.

https://twitter.com/SurreyNanoSys/status/1168933523530637312

Anwendungen

Abgesehen von Autolacken sind diese Art von CNT-Materialien unglaublich nützlich in einer Vielzahl von Branchen, insbesondere in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Sie „reduzieren unerwünschte Blendung, helfen Weltraumteleskopen, umkreisende Exoplaneten zu erkennen“, sagt Wardle.

Jetzt interessiert sich auch der Astrophysiker und Nobelpreisträger John Mather für das neue Material, um einen „Sternenschirm“ herzustellen, der ein Weltraumteleskop vor Licht abschirmen soll.

Er fragt: „Würden Sie gerne eine Erde sehen, die einen anderen Stern umkreist?“

„Wir brauchen etwas sehr Schwarzes. … Und dieses Schwarz muss robust sein, um einen Raketenstart zu überstehen. Alte Versionen waren zerbrechliche Wälder aus Fell, aber diese sind eher wie Topfschrubber – gebaut, um Missbrauch zu ertragen.“

Die Forscher haben ein Patent angemeldet, das neue CNT-Verfahren aber für Künstler in einem nicht-kommerziellen Rahmen frei zugänglich gemacht.

Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift ACS-Applied Materials and Interfaces veröffentlicht.