Nyt materiale sætter ny rekord for sort: Forskere tester farven på million-dyr diamant

Der er sort, og så er der rigtigt rigtig sort. Det sidste er hvad en gruppe materialeforskere fra Shanghai Jiao Tong-universitetet i Kina og MIT i USA har fremstillet af kulstofnanorør. Det er angiveligt det mest lysabsorberende og sorte materiale, der hidtil er dokumenteret.

Kulstofnanorør, der er små hule rør lavet af kulstofatomer, er omkring 10.000 gange tyndere end et menneskehår, og de forhindrer lys i at slippe væk igen. I en ny videnskabelig artikel publiceret i det tidsskriftet ACS-Applied Materials and Interfaces viser amerikanske og kinesiske forskere, hvordan de har udviklet et sort kulstofmateriale, der kan absorbere mere end 99.995 procent af det indkomne lys fra alle vinkler. Til sammenligning reflekterer almindelig sort maling omkring fem til 10 procent af lyset.

»Vores materiale er 10 gange sortere end tidligere set, men jeg tror det sorteste sort er et konstant bevægeligt mål. Andre vil finde et sortere materiale, og med tiden vil vi forstå de underliggende mekanismer, og være i stand til ordentligt at konstruere det ultimative sorte,« siger Brian Wardle, professor ved MIT i en pressemeddelelse.

Når vi mennesker kigger på det ultrasorte materiale, vil de fleste formentlig undre sig. For man kan overhovedet ikke se strukturer i materialet, og i stedet er det som at kigge ned i et uendeligt dybt hul.

BMW malet i ekstrem sort

At udvikle ekstremt lysabsorberende materialer med kulstofrør er ikke en ny idé, og den hidtidige rekord for det mest sorte materiale var også udviklet af kulstofrør. Det britiske firma Surrey Nanosystems udviklede i 2014 et materiale, som kun tillod 0,035 procent af det indfaldende lys at blive reflekteret.

Materialet blev dengang døbt Vantablack og for nyligt præsenterede BMW en SUV-model malet med Vantablack på den store Frankfurt-bilmesse.

Diamanten bliver flad

Nu er det så en milliondyr diamant der bliver udsat for det samme i New York med et lidt mere sort materiale.

Som en del af en kunstudstilling har Brian Wardle og hans kolleger overfladebehandlet en 16,78 karat gul diamant med det sorte kulstofrørsmateriale, så den er gået fra at skinne og funkle, til man overhovedet ikke kan se nogle strukturer eller lysrefleksioner i diamanten.

»Alle objekter der bliver dækket af det her kulstofrørsmateriale mister sin plasticitet og fremstår fuldstændig flad og reduceret til en sort silhuet. Den fuldstændige modsætning er en diamant, som er lavet af nøjagtigt det samme grundstof, kulstof, kan vise de mest intense refleksioner af lys på jorden. Fordi kulstofrør har en ekstremt høj evne til at absorbere lys, vil et hvert objekt, i dette tilfælde en stor diamant coated med kulstofrør, ligne et sort hul uden skygger,« siger Diemut Strebe. Han er kunstner og står bag kunstværket The Redemption of Vanity, som udstilles fra i dag og frem til november på børsen i New York.

Projektet har været undervejs i flere år, men det er altså først nu, at den kulsorte diamant bliver udstillet for offentligheden, og at de videnskabelige resultater bliver publiceret.

Opdaget tilfældigt

Det kulsorte materiale blev opdaget ved lidt af en tilfældighed, da Brian Wardle og Kehang Cui, professor ved Shanghai Jiao Tong universitetet egentlig eksperimenterede med at udvikle kulstofrør ovenpå aluminium for at øge de elektriske og termiske egenskaber ved aluminium.

Kehang Cui havde problemer med det oxidlag, som udvikles på overfladen af aluminium, når metallet kommer i kontakt med ilt. For selvom oxidlaget beskytter mod rust, så fungerer det også som en isolator, der blokerer for elektricitet og varme.

Sammen med Brian Wardle opdagede Kehang Cui, at det er muligt at fjerne det oxidlag med klor fra salt.

Ved først at fjerne oxidlaget med salt, og så flytte aluminiumsmaterialet til et iltfrit miljø, var de i stand til at dyrke kulstorør på aluminium ved meget lavere temperaturer omkring 100 grader, hvilket ikke tidligere har været muligt. Da den proces var afsluttet opdagede Kehang Cui at materialet pludselig så anderledes ud.

»Jeg husker at jeg bemærkede, hvor sort det var før vi dyrkede kulstofrør på det(aluminium, red.), og bagefter så det mere sort ud. Så jeg besluttede mig for at måle den optiske refleksion i prøven,« siger Kehang Cui.

Fremstillingen og håndteringen af materialet er endnu kun på et eksperimentelt niveau. Men der er bud efter det ekstremt sorte materiale, og ikke kun til PR-stunt i bilindustrien og kunstprojekter. Brian Wardle arbejder normalt med kompositmateriale til rumfart, og det er også her, at der er efterspørgsel på det ekstremt sorte materiale.

Ideen er at bruge det nye sorte materiale kulstofrør til at skygge for omstrejfende lys omkring teleskoper eller andre optiske instrumenter, eksempelvis kameraer.