În optica de precizie, în special în cazul instrumentelor optice utilizate în astronomie, avem nevoie să reducem lumina parazită. Din acest motiv interiorul lor este vopsit în negru mat. Pentru cele mai avansate telescoape și sisteme optice contează cât de mult este absorbită lumina incidentă așa că producătorii lor caută cele mai negre materiale pentru reducerea luminii parazite.
În revista Journal of Vacuum Science & Technology A, o echipă de cercetători de la Universitatea din Shanghai pentru Știință și Tehnologie și Academia Chineză de Științe a anunțat că au reușit să obțină um material subțire ultranegru care absoarbe 99,3% din lumină, fiind în același timp suficient de rezistent pentru a supraviețui în condiții dure.
„Acoperirile de culoare neagră existente, cum ar fi nanotuburile de carbon sau siliciul negru, sunt limitate de fragilitate”, a spus Yunzhen Cao, unul dintre autorii lucrării menționate mai devreme. „Este, de asemenea dificil pentru multe alte metode să realizeze acoperiri în interiorul unui tub sau pe alte structuri complexe. Acest lucru este important pentru folosirea lor în dispozitive optice, deoarece acestea au adesea o curbură semnificativă sau forme complicate”.
Pentru a rezolva aceste probleme, cercetătorii au apelat la ceea ce se numește depunerea uni strat atomic (ALD). Cu această tehnică de fabricare pe bază de vid, ținta este plasată într-o cameră cu vid și expusă secvenţial unor tipuri specifice de gaz, care aderă la suprafața obiectului în straturi subțiri.
„Un mare avantaj al metodei ALD constă în capacitatea sa excelentă de acoperire în trepte, ceea ce înseamnă că putem obține un film cu o acoperire uniformă pe suprafețe foarte complexe, cum ar fi cilindri, stâlpi și șanțuri”, a spus Cao.
Pentru obține acoperirea ultraneagră, echipa a folosit straturi alternative de carbură de titan dopată cu aluminiu (TiAlC) și oxid de siliciu (SiO2). Cele două materiale lucrează împreună pentru a împiedica aproape toată lumina să se reflecte pe suprafața acoperită.
„TiAlC a acționat ca un strat absorbant, iar SiO2 a fost folosit pentru a crea o structură anti-reflex”, a mai spus Cao. „Ca rezultat, aproape toată lumina incidentă este prinsă în filmul multistrat, obținând o absorbție eficientă a luminii”.
În cadrul testelor, echipa a găsit o absorbție medie de 99,3% pe o gamă largă de lungimi de undă luminii, începând de la lumina violetă, la 400 de nanometri, până la infraroșu apropiat la 1.000 de nanometri.
„În plus, filmul arată o stabilitate superbă în medii nefavorabile și este suficient de dur pentru a rezista la căldură, umezeală și schimbări extreme de temperatură”, a precizat Cao.
Autorii studiului speră că acoperirea lor va fi folosită pentru a îmbunătăți telescoapele spațiale și hardware-ul optic care funcționează în cele mai extreme condiții și lucrează pentru a-și îmbunătăți și mai mult performanța. „Acum, deoarece filmul poate absorbi peste 99,3% din lumina vizibilă incidentă, sperăm să extindem și mai mult domeniul de absorbție a luminii pentru a include regiunile ultraviolete și infraroșii”, a mai spus Cao.
