MIT mühendisleri bugün; daha önce bildirilmiş olan herhangi bir şeyden 10 kat daha siyah bir malzeme hazırladıklarını bildirdi. Materyal; dikey olarak hizalanmış karbon nanotüplerden veya CNT’lerin – mikroskobik karbon filamentlerinden,ekibin klorla oyulmuş alüminyum folyodan oluşan bir yüzeyi üzerinde büyüttüğü, küçük ağaçların bulanık ormanları gibi yapılmıştır. Folyo; gelen ışığın yüzde 99,96’sından fazlasını yakalar ve kayıttaki en siyah materyaldir.
MIT Havacılık ve Astronot Profesörü Brian Wardle ile MIT’de Sanatçı Diemut Strebe’nin ortak çalışması olan bu sanat eseri; ekibin 2 milyon dolar değerinde olduğu tahmin edilen 16.78 ayar doğal sarı bir elmasa sahip ve ultra siyah CNT malzeme ile kaplanmıştır. Normalde zekice düzenlenmiş olan taş; yassı, siyah bir boşluk gibi görünüyor.
Wardle, CNT malzemesinin, sanatsal bir ifade vermenin yanı sıra; uzay teleskoplarının yörüngeli ekoplanetleri tespit etmesine yardımcı olmak için istenmeyen parlamayı azaltan optik körleştiricilerde de pratik bir şekilde kullanılabileceğini söylüyor.
Wardle: “Çok siyah malzemeler için optik ve uzay bilimleri uygulamaları var ve elbette, sanatçılar siyahla ilgilendiler, Rönesanstan çok önce döndüler. Materyalimiz hiç bildirilmemiş her şeyden 10 kat daha siyah, ancak bence hedef; daha siyahı bulmak. Birisi daha siyah bir materyal bulacak ve sonunda tüm temel mekanizmaları anlayacağız ve doğru bir şekilde anlayabileceğiz. ”
Boşluğun içine…
Wardle ve Cui, ultra siyah bir malzemeyi tasarlama niyetinde değillerdi. Bunun yerine, elektriksel ve termal özelliklerini artırmak için alüminyum gibi elektriksel iletken malzemeler üzerinde karbon nanotüpleri büyütmenin yollarını deniyorlardı.
Ancak, CNT’leri alüminyum üzerinde büyütmeye çalışırken, Cui kelimenin tam anlamıyla bir bariyere çarptı: havaya maruz kaldığında alüminyumu kaplayan, mevcut bir oksit tabakası. Bu oksit tabakası, elektrik ve ısı iletmek yerine engelleyen bir yalıtkan olarak işlev görür. Alüminyum oksit tabakasını çıkarmanın yolları hakkında döküm yaparken, Cui tuzda veya sodyum klorürde bir çözelti buldu.
O sırada, Wardle grubu karbon nanotüpleri yetiştirmek için tuz ve kabartma tozu ve deterjan gibi diğer kiler ürünlerini kullanıyordu. Tuz ile yaptıkları testlerde, Cui klorür iyonlarının alüminyum yüzeyinde yediklerini ve oksit tabakasını erittiğini fark etti.
Cui, alüminyum folyoyu tuzlu suya batırdığında oksit tabakasını çıkarabildiğini buldu. Ardından, yeniden oksidasyonu önlemek için folyoyu oksijensiz bir ortama aktardı ve son olarak, kazınmış alüminyumu bir fırına yerleştirdi; burada grup, kimyasal buhar biriktirme adı verilen bir işlemle karbon nanotüpleri yetiştirme tekniklerini uyguladı.
Oksit tabakasını sökerek, araştırmacılar alüminyum üzerinde karbon nanotüpleri, aksi takdirde 100 derece santigrat dereceye göre olduğundan daha düşük sıcaklıklarda büyütebildiler. Ayrıca, CNT’lerin alüminyum üzerindeki kombinasyonunun, malzemenin ısıl ve elektriksel özelliklerini önemli ölçüde arttırdığını, yani beklenen bir sonucu bulduğunu gördüler.
Onları şaşırtan şey, malzemenin rengiydi.
Cui, “Üzerindeki karbon nanotüpleri büyütmeden önce ne kadar siyah olduğunu fark ettiğimi hatırlıyorum ve sonra büyümeden sonra daha da karanlık görünüyordu” diyor. “Ben de numunenin optik yansımasını ölçmem gerektiğini düşündüm.
Teknoloji üzerine patent başvurusunda bulunan Wardle ve Cui, yeni CNT sürecini ticari olmayan bir sanat projesi için kullanmak üzere herhangi bir sanatçının özgürce kullanılabilir hale getirmesini sağlıyor.
“Kötüye Kullanım İçin Üretildi”
Cui, malzemeden yansıyan ışığın miktarını ölçtü. Sonuçlar, malzemenin her açıdan gelen ışığın yüzde 99,995’inden daha fazla emildiğini gösterdi. Temel olarak, eğer malzeme hangi açılardan olursa olsun, tümsekler gibi herhangi bir özellik içeriyorsa, bu özellikler görünmez, siyah boşlukta gizlenmiş olacaktır.
Araştırmacılar, malzemenin opaklığına katkıda bulunan mekanizmadan tamamen emin değiller, ancak karbon nanotüplerle biraz karartılmış kazınmış alüminyum kombinasyonu ile bir ilgisi olabileceğinden şüpheleniyorlar. Bilim insanları, karbon nanotüp ormanlarının, gelen ışığın çoğunu ısı olarak dönüştürebildiğini ve ısı olarak dönüştürdüğünü, bunun çok azını ışık olarak yansıttığına ve böylece CNT’lere özellikle siyah bir gölge verdiğine inanıyor.
Wardle: “Farklı çeşitlerdeki CNT ormanlarının aşırı derecede siyah olduğu biliniyor, ancak bu malzemenin neden en siyah olduğu konusunda mekanik bir anlayış eksikliği var. Bu daha fazla çalışmaya ihtiyaç duyuyor.”
