Con scuse a "Spinal Tap, "sembra che il nero possa, infatti, diventa più nero.

Gli ingegneri del MIT riferiscono oggi di aver preparato un materiale che è 10 volte più nero di qualsiasi cosa sia stata segnalata in precedenza. Il materiale è costituito da nanotubi di carbonio allineati verticalmente, o CNT:filamenti microscopici di carbonio, come una foresta sfocata di minuscoli alberi, che il team è cresciuto su una superficie di un foglio di alluminio inciso con cloro. La pellicola cattura più del 99,96 percento di qualsiasi luce in entrata, rendendolo il materiale più nero mai registrato.

I ricercatori hanno pubblicato oggi i loro risultati sulla rivista Materiali e interfacce applicati da ACS . Stanno anche mettendo in mostra il materiale simile a un mantello come parte di una nuova mostra oggi alla Borsa di New York, intitolato "La redenzione della vanità".

L'opera d'arte, una collaborazione tra Brian Wardle, professore di aeronautica e astronautica al MIT, e il suo gruppo, e l'artista residente al MIT Diemut Strebe, presenta un diamante giallo naturale da 16,78 carati, stimato in 2 milioni di dollari, che la squadra ha rivestito con il nuovo, materiale CNT ultranero. L'effetto è impressionante:la gemma, normalmente brillantemente sfaccettato, appare come un appartamento, vuoto nero.

Wardle dice che il materiale CNT, oltre a fare una dichiarazione artistica, può anche essere di utilità pratica, per esempio in accecatori ottici che riducono l'abbagliamento indesiderato, per aiutare i telescopi spaziali a individuare gli esopianeti in orbita.

"Ci sono applicazioni ottiche e di scienze spaziali per materiali molto neri, ed ovviamente, gli artisti si sono interessati al nero, risalendo ben prima del Rinascimento, " dice Wardle. "Il nostro materiale è 10 volte più nero di qualsiasi cosa sia mai stata segnalata, ma penso che il nero più nero sia un bersaglio in continuo movimento. Qualcuno troverà un materiale più nero, e alla fine capiremo tutti i meccanismi sottostanti, e sarà in grado di progettare adeguatamente il nero definitivo."

Il coautore di Wardle sull'articolo è l'ex postdoc del MIT Kehang Cui, ora professore alla Shanghai Jiao Tong University.

Nel vuoto

Wardle e Cui non avevano intenzione di progettare un materiale ultranero. Anziché, stavano sperimentando modi per coltivare nanotubi di carbonio su materiali elettricamente conduttori come l'alluminio, per aumentare le loro proprietà elettriche e termiche.

Ma nel tentativo di coltivare CNT su alluminio, Cui si scontrò con una barriera, letteralmente:uno strato di ossido sempre presente che ricopre l'alluminio quando è esposto all'aria. Questo strato di ossido funge da isolante, bloccando piuttosto che condurre elettricità e calore. Mentre cercava modi per rimuovere lo strato di ossido di alluminio, Cui ha trovato una soluzione nel sale, o cloruro di sodio.

Al tempo, Il gruppo di Wardle usava sale e altri prodotti della dispensa, come bicarbonato di sodio e detersivo, per coltivare nanotubi di carbonio. Nelle loro prove con il sale, Cui notò che gli ioni cloruro stavano consumando la superficie dell'alluminio e dissolvendo il suo strato di ossido.

"Questo processo di incisione è comune per molti metalli, " dice Cui. "Per esempio, le navi soffrono della corrosione dell'acqua oceanica a base di cloro. Ora stiamo usando questo processo a nostro vantaggio".

Cui ha scoperto che se immergeva un foglio di alluminio nell'acqua salata, poteva rimuovere lo strato di ossido. Ha quindi trasferito la pellicola in un ambiente privo di ossigeno per prevenire la riossidazione, e infine, messo l'alluminio inciso in un forno, dove il gruppo ha effettuato tecniche per coltivare nanotubi di carbonio tramite un processo chiamato deposizione chimica da vapore.

Rimuovendo lo strato di ossido, i ricercatori sono stati in grado di coltivare nanotubi di carbonio su alluminio, a temperature molto più basse di quanto farebbero altrimenti, di circa 100 gradi Celsius. Hanno anche visto che la combinazione di CNT su alluminio ha migliorato significativamente le proprietà termiche ed elettriche del materiale, una scoperta che si aspettavano.

Ciò che li ha sorpresi è stato il colore del materiale.

"Ricordo di aver notato quanto fosse nero prima di coltivarci sopra i nanotubi di carbonio, e poi dopo la crescita, sembrava ancora più scuro, "Ricorda Cui. "Così ho pensato di misurare la riflettanza ottica del campione.

"Il nostro gruppo di solito non si concentra sulle proprietà ottiche dei materiali, ma questo lavoro andava avanti contemporaneamente alle nostre collaborazioni arte-scienza con Diemut, quindi l'arte ha influenzato la scienza in questo caso, "dice Ward.

Wardle e Cui, che hanno richiesto un brevetto sulla tecnologia, stanno rendendo il nuovo processo CNT disponibile gratuitamente a qualsiasi artista da utilizzare per un progetto artistico non commerciale.

"Costruito per sopportare gli abusi"

Cui ha misurato la quantità di luce riflessa dal materiale, non solo direttamente dall'alto, ma anche da ogni altra possibile angolazione. I risultati hanno mostrato che il materiale ha assorbito più del 99,995% della luce in entrata, da ogni angolo. In sostanza, se il materiale conteneva protuberanze o creste, o caratteristiche di alcun tipo, non importa da quale angolazione sia stata vista, queste caratteristiche sarebbero invisibili, oscurato in un vuoto di nero.

I ricercatori non sono del tutto sicuri del meccanismo che contribuisce all'opacità del materiale, ma sospettano che possa avere qualcosa a che fare con la combinazione di alluminio inciso, che è un po' annerito, con i nanotubi di carbonio. Gli scienziati ritengono che le foreste di nanotubi di carbonio possano intrappolare e convertire la maggior parte della luce in ingresso in calore, riflettendo ben poco di esso indietro come luce, conferendo così ai CNT una tonalità particolarmente nera.

"Le foreste di CNT di diverse varietà sono note per essere estremamente nere, ma c'è una mancanza di comprensione meccanicistica sul motivo per cui questo materiale è il più nero. Che ha bisogno di ulteriori studi, " dice Ward.