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El material está hecho de nanotubos de carbono alineados verticalmente y absorbe el 99,996% de cualquier luz entrante, lo que lo convierte en el material más oscuro registrado por mucho.

El nuevo material negro se está comiendo un diamante. En serio, el diamante todavía está allí en la parte derecha de la imagen, solo está cubierto por nanotubos. Créditos de la imagen: MIT.

En 2014, Vantablack llegó oficialmente al mercado como el material más oscuro de la Tierra. Pero, en un movimiento que definitivamente enorgullecería a Leonard Cohen, los investigadores han ido aún más lejos, utilizando un bosque de nanotubos de carbono que hace que la luz se pierda en su camino.

Sin embargo, el material fue hecho por accidente. El equipo estaba tratando de encontrar una forma de producir nanotubos de carbono en una lámina de aluminio. Estas láminas se oxidan con bastante rapidez en el aire, y esto es un gran problema, porque la capa de óxido actúa como aislante, bloqueando la electricidad y el calor.

Para asegurarse de que la lámina no se oxide, el equipo la sumergió en agua salada y luego la movió en un ambiente libre de oxígeno. También experimentaron con otros productos comunes, como detergente o bicarbonato de sodio, pero el agua salada demostró ser el más efectivo para prevenir la oxidación.

Luego colocaron el aluminio grabado en un horno, donde usaron un proceso llamado deposición química de vapor para hacer crecer nanotubos de carbono en él. El material había mejorado sus propiedades térmicas y eléctricas, algo que el equipo esperaba.

Pero algo más destacaba: era muy, muy negro.

Recuerdo haber notado lo negro que era antes de cultivar nanotubos de carbono en él, y luego, después del crecimiento, se veía aún más oscuro, dice el ex postdoctorado del MIT Kehang Cui, ahora profesor en la Universidad Jiao Tong de Shanghai, quien dirigió el estudio. Así que pensé que debería medir la reflectancia óptica de la muestra.

Imagen transversal del material. Créditos: Kehang Cui y Brian Wardle

Tiene mucho sentido que el material sea oscuro. La clave detrás de Vantablack y otros materiales extremadamente oscuros son los nanotubos de carbono. Si el material contiene protuberancias, crestas o cualquier otra característica, la luz rebota alrededor de estas características y no se refleja de regreso. Si construyes un bosque de tales tubos, básicamente creas un laberinto del que la luz no puede escapar. Esta es también la razón por la que realmente no puede pintar nada Vantablack, necesita usar deposición química de vapor para los nanotubos de carbono.

Sin embargo, aunque los investigadores esperaban que el material fuera negro, parecía demasiado negro. Cui midió sus propiedades ópticas y quedó atónito: sin importar desde dónde lo mires, desde todos los ángulos posibles, el material absorbió más del 99,995% de la luz entrante.

Afortunadamente para Cui, el artista Diemut Strebe estaba trabajando con el MIT en ese momento. Tenía acceso a un diamante amarillo natural de 16,78 quilates, con un valor estimado de 2 millones de dólares. Como haría cualquier persona razonable, Cui y Strebe pensaron en una cosa: cubramos el diamante con el material negro y veamos qué sucede. El efecto es sorprendente: el diamante, que normalmente es brillante y vibrante, aparece como un vacío oscuro.

Nuestro grupo generalmente no se enfoca en las propiedades ópticas de los materiales, pero este trabajo se llevó a cabo al mismo tiempo que nuestras colaboraciones arte-ciencia con Diemut, por lo que el arte influyó en la ciencia en este caso, dice Brian Wardle, profesor de aeronáutica y astronáutica en el MIT. , quien también participó en el estudio.

Este suele ser el caso con estos materiales más oscuros que la vida. Las imágenes no les hacen justicia, porque casi se siente como si estuvieras mirando una imagen de la nada.

Sin embargo, no es solo un desafío estético. Los materiales extremadamente negros tienen usos tecnológicos importantes, desde evitar que la luz parásita entre en los telescopios hasta mejorar el rendimiento de las cámaras infrarrojas.

Hay aplicaciones ópticas y de ciencia espacial para materiales muy negros y, por supuesto, los artistas se han interesado en el negro desde mucho antes del Renacimiento, dice Wardle. Nuestro material es 10 veces más negro que cualquier cosa que se haya informado, pero creo que el negro más negro es un objetivo en constante movimiento. Alguien encontrará un material más negro y, finalmente, comprenderá bien todos los mecanismos subyacentes y podrá diseñar adecuadamente el negro definitivo.

No está exactamente claro qué hace que este nuevo material sea mucho más oscuro que las sustancias anteriores como Vantablack, pero los investigadores sospechan que tiene algo que ver con la combinación de aluminio grabado (que ya es bastante oscuro) con los nanotubos de carbono.

Deberíamos esperar que vengan materiales aún más oscuros, dicen los investigadores.

Se sabe que los bosques de CNT de diferentes variedades son extremadamente negros, pero existe una falta de comprensión mecánica de por qué este material es el más negro. Eso necesita más estudio, concluye Wardle.

El estudio ha sido publicado en la revista ACS Applied Materials and Interface s.

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