Dette er verdens mørkeste materiale

Et nytt materiale lagd av karbon-nanorør absorberer 99,965 prosent av alt lys som treffer det.

Vantablack sender bare omtrent én av tre tusen lyspartikler tilbake. Det skjer på grunn av skogen av karbon-nanorør som stoffet er lagd av. (Foto: Surrey NanoSystems)
Vantablack sender bare omtrent én av tre tusen lyspartikler tilbake. Det skjer på grunn av skogen av karbon-nanorør som stoffet er lagd av. (Foto: Surrey NanoSystems)

I samarbeid med


 

Trodde du at svart er svart – ferdig med det? I så fall trodde du feil.

Nå har et britisk nanoteknologifirma lagd Vantablack, som skal være det svarteste materialet vi vet om.

Supersvart?

For å forstå hva det vil si at noe er ekstremt svart, må vi begynne i motsatt ende, med å forstå hvorforfor ting er synlige.

Det å se noe, for eksempel et eple på et bord, fordrer at noe sender lys inn på eplet, og at eplet reflekterer lys tilbake til øynene dine.

– Hva nå om eplet lot være å sende lys tilbake, men isteden bare tok opp alt lyset? Da ville vi sett eplet som svart – en mangel på lys fra et bestemt område på bordet, forklarer fysiker Bjørn Hallvard Samset til NRK.no.

Et supersvart stoff er et stoff som tar opp veldig mye av lyset som treffer det, og reflekterer dermed lite tilbake – noe som gjør det så å si usynlig for oss. Vi ser det, det er svart, men vi ser ingen detaljer.

– Eksempelet mange bruker, er om dette stoffet var brukt til å dekke en kjole. Da ville du ikke sett krøllene, sømmene og formene til kroppen under – området som er dekket av kjolen, ville bare sett ut som et svart hull med hode, armer og bein stikkende ut.

– Utvikling, ikke revolusjon

Det er det britiske firmaet Surrey NanoSystems som står bak Vantablack.

– Dette er et gjennombrudd når det gjelder bruk av nanoteknologi i optiske instrumenter. Det reduserer faren for at lys kommer på avveie og forbedrer følsomme teleskopers evne til å se fjerne stjerner. Den lave graden av refleksjon forbedrer følsomheten til instrumenter både på jorda og i verdensrommet, sier Ben Jensen, som er teknologisjef i firmaet, i en pressemelding.

Samset synes ikke materialet i seg selv representerer en revolusjon, men sier at det er et steg videre i en gradvis teknologisk utvikling.

– Både forskere og tele- og IT-selskaper kan trenge sensorer som er veldig følsomme for hva som helst av synlig lys - og det er akkurat et det supersvart materiale kan gi.

Han påpeker at noe av det som er nytt med stoffet, er at nanorørene er dyrket ved bare 400°C. NASA har til sammenligning dyrket supersvart materiale ved 750°C.

– Når noe blir lettere å lage, kommer anvendelsene desto raskere.

Karbon-nanorørene dyrkes i en reaktor. (Foto: Surrey NanoSystems)
Karbon-nanorørene dyrkes i en reaktor. (Foto: Surrey NanoSystems)

Prøv og feil

Du lurer kanskje på hvordan man dyrker karbon-nanorør? Det er du i så fall ikke alene om.

– Hvordan den prosessen fungerer, vet, så vidt jeg kan forstå, ingen – i hvert fall ikke i full detalj, sier Samset.

Han forklarer at man starter ved å etse noen passende startpunkter inn på en metallflate for deretter å varme opp metallet, så legges det i et kammer med gasser som blant annet inneholder karbon.

– Så skjer det prosesser der inne som får det til å vokse karbon-nanorør på startpunktene. Dette skjer fordi røret er en veldig stabil måte for karbonatomene å ordne seg på, og naturen liker å gjøre ting så energieffektivt som mulig.

Samset sier at hvilke kjemiske og fysiske reaksjoner som foregår i reaktoren, er noe det forskes aktivt på, og at mye foreløpig foregår ved prøv-og-feil-metoden.

– Man putter inn en kombinasjon av stoff og setter på en viss temperatur, elektrisk spenning eller lignende, og sjekker etterpå om det ble nanorør av det. Ofte ikke, men av og til finner man gyldne kombinasjoner – som her.

Dette NASA-elektronmikroskopbildet viser nano-karbonrør på nært hold. -Se hvordan rørene ligger hit og dit i alle retninger. Når en bit lys treffer en slik overflate, vil den med veldig høy sannsynlighet bli tatt opp av en av veggene i et av rørene og ikke slippe ut igjen. Stoffet er slik den rake motsetningen til et speil, som er så jevnt og blankt at alt lys reflekteres tilbake. (Foto: Stephanie Getty, NASA Goddard)
Dette NASA-elektronmikroskopbildet viser nano-karbonrør på nært hold. -Se hvordan rørene ligger hit og dit i alle retninger. Når en bit lys treffer en slik overflate, vil den med veldig høy sannsynlighet bli tatt opp av en av veggene i et av rørene og ikke slippe ut igjen. Stoffet er slik den rake motsetningen til et speil, som er så jevnt og blankt at alt lys reflekteres tilbake. (Foto: Stephanie Getty, NASA Goddard)

Én av tre tusen partikler kommer tilbake

For å finne ut graden av svarthet i et materiale må man måle Total Hemispherical Reflectance, dette gjøres ved å sende en kjent mengde lys, og å måle hvor mye som kommer tilbake.

Vantablack har en Total Hemispherical Reflectance på 0,035 prosent.

– Det innebærer at av alt lys du sender inn mot det, så er det bare 0.035 prosent som kommer tilbake i en eller annen retning. Hvis vi tenker på lys som partikler, så vil bare omtrent en av tre tusen partikler komme tilbake. Resten fanges opp av stoffet, sier Samset.

Ifølge The Guardian hadde den forrige «verdensrekorden i svarthet» en Total Hemispherical Reflectance på 0,04 prosent.

Se nærmere hvordan materialet fungerer (Video: NASA Goddard):

Powered by Labrador CMS