Sfruttando l'oscurità per un uso pratico, i ricercatori del National Institute of Standards and Technology hanno sviluppato un rilevatore di potenza laser rivestito con il materiale più scuro del mondo:una foresta di nanotubi di carbonio che riflette quasi nessuna luce attraverso lo spettro visibile e parte dello spettro infrarosso.

Il NIST utilizzerà il nuovo rivelatore ultra-dark, descritto in un nuovo articolo in Nano lettere , * per effettuare misurazioni di potenza laser di precisione per tecnologie avanzate come comunicazioni ottiche, produzione basata su laser, conversione dell'energia solare, e sensori industriali e satellitari.

Ispirato da un documento del 2008 del Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) su "il materiale artificiale più oscuro di sempre, "** il team del NIST ha utilizzato una serie sparsa di nanotubi fini come rivestimento per un rilevatore termico, un dispositivo utilizzato per misurare la potenza del laser. Un coautore della Stony Brook University di New York ha sviluppato il rivestimento di nanotubi. Il rivestimento assorbe la luce laser e la converte in calore, che è registrato in materiale piroelettrico (in questo caso tantalato di litio). L'aumento della temperatura genera una corrente, che viene misurato per determinare la potenza del laser. Più nero è il rivestimento, più efficacemente assorbe la luce invece di rifletterla, e più accurate sono le misurazioni.

Il nuovo rivelatore NIST riflette uniformemente meno dello 0,1 percento della luce a lunghezze d'onda dal viola profondo a 400 nanometri (nm) al vicino infrarosso a 4 micrometri (μm) e meno dell'1 percento della luce nello spettro infrarosso da 4 a 14 micron. I risultati sono simili a quelli riportati per il materiale RPI e in un documento del 2009 di un gruppo giapponese. Il lavoro del NIST è unico in quanto i nanotubi sono stati cresciuti su materiale piroelettrico, mentre gli altri gruppi li coltivavano su silicio. I ricercatori del NIST hanno in programma di estendere l'intervallo operativo calibrato del loro dispositivo a lunghezze d'onda di 50 o addirittura 100 micrometri, forse per fornire uno standard per la potenza delle radiazioni terahertz.

Il NIST ha precedentemente realizzato rivestimenti per rivelatori da una varietà di materiali, compresi i tappetini di nanotubi piatti. Il nuovo rivestimento è una foresta verticale di nanotubi multiparete, ciascuno inferiore a 10 nanometri di diametro e lungo circa 160 micrometri. Le profonde cavità possono aiutare a intrappolare la luce, e il modello casuale diffonde qualsiasi luce riflessa in varie direzioni. Misurare la quantità di luce riflessa su un ampio spettro era tecnicamente impegnativa; il team del NIST ha trascorso centinaia di ore utilizzando cinque metodi diversi per misurare la riflettanza incredibilmente bassa con una precisione adeguata. Tre dei cinque metodi prevedevano il confronto del rivelatore rivestito di nanotubi con uno standard calibrato.

I nanotubi di carbonio offrono proprietà ideali per i rivestimenti dei rilevatori termici, in parte perché sono efficienti conduttori di calore. Nichel fosforo, Per esempio, riflette meno luce ad alcune lunghezze d'onda, ma non conduce anche il calore. I nuovi materiali in nanotubi di carbonio sono anche più scuri dei vari materiali di riferimento standard del NIST per il colore nero sviluppati anni fa per calibrare gli strumenti.