Nova najbolj črna

Nature - Znanstveniki radi tekmujejo in eno izmed zanimivih področij za merjenje moči je priprava črnih pigmentov. V nasprotju z razširjenim prepričanjem je pripraviti resnično črno barvo, ki ne odbila skoraj nič svetlobe, izjemno težko. Raziskovalci iz Saudove Arabije so izdelali material, ki v zelo širokem območju 400-1400 nm absorbira 98-99 odstotkov vpadlih fotonov, kar je približno četrtino bolje od vseh ostalih znanih materialov. O odkritju poročajo v Nature Nanotechnology.

Barve vidimo, ko naše oči zadenejo fotoni različnih valovnih dolžin med 400 in 800 nm. Barve se delijo na monokromatske, ki jih sestavljajo fotoni ene same valovne dolžine, ter polikromatske, ko naše oči zadenejo fotoni različnih valovnih dolžin. Če spekter vsebuje vse valovne dolžine vidne svetlobe, barvo zaznamo belo. In nasprotno, če fotonov skoraj ni, vidimo črno. Črne vidimo snovi, ki absorbirajo 90-95 odstotkov vpadle svetlobe. V nišnih aplikacijah, kot so recimo notranjosti vesoljskih teleskopov, pa to ni dovolj. Zato se razvijajo materiali, ki absorbirajo čim več fotonov. Absolutna meja so seveda črne luknje, iz katerih pobegne le Hawkingovo sevanje, lahko pa se jim poskusimo vsaj približati. In to sploh ni enostaven problem, saj se fotoni absorbirajo, kadar njihova energija ustreza nekemu elektronskemu prehodu v snovi. Ostali fotoni letijo skozi ali pa se odbijejo.

Velik napredek od klasičnih črnih pigmentov so prinesle ogljikove nanostrukture. Nanocevke so posebej primerne za izdelavo črnih materialov, saj fotone ujamejo v svojo strukturo, kjer si ti počasi odbijajo v materialu in izgubljajo energijo, dokler ne preidejo v infrardeči del spektra. Tak material je torej črn.

Raziskovalci iz Saudove Arabije so te rezultate še izboljšali, če se omejimo na materiale, ki so črni v zelo širokem spektralnem območju. Izdelali so majhno nanosfero, na katero je pritrjena ogljikova nanopaličica. Zamisel so dobili pri hroščih vrste Cyphochilus, ki so znani po snežno belem oklepu. Ti hrošči so tako beli, da so se znanstveniki posebej poglobili v raziskavo fenomena, zakaj neki so tako beli. Na površini so odkrili drobcene luske nepravilnih oblik, ki odbijajo svetlobo. Savdska ekipa je to logiko obrnila okoli in izdelala material, ki na podoben način absorbira skoraj vso svetlobo.

Fiziološki učinek zelo črne barve je zanimiv. Ker naši možgani niso navajeni na popolno odsotnost fotonov, vidimo namesto izjemno črnih predmetov - luknjo.