With apologies to “Spinal Tap”, it seems to get black, really can be more black.
MIT エンジニアが本日、これまで報告されてきたものより 10 倍黒い物質を作り上げたことを報告しました。 この材料は、垂直方向に並んだカーボン・ナノチューブ (CNT) からできています。CNT は、小さな木々の曖昧な森のような炭素の微細なフィラメントで、塩素エッチングしたアルミホイルの表面上に成長させました。 このアルミホイルは、入射する光の少なくとも99.995パーセント*を捕らえ、記録上最も黒い材料となりました。 また、このマント状の材料は、本日ニューヨーク証券取引所で開催される「The Redemption of Vanity」と題された新しい展示の一部として展示されます。
この作品は、MITの航空学および宇宙学の教授であるBrian Wardle氏と彼のグループ、そしてMIT Center for Art, Science, and TechnologyのレジデンスアーティストDiemut Strebe氏が共同で考案し、その特徴は、16．78カラットの天然イエローダイヤモンド（LJ West Diamonds社製、推定価格200万ドル）に、超黒色の新素材CNTをコーティングしたものです。 その効果は目を見張るものがあった。
Wardle氏によると、このCNT材料は、芸術的な主張のほかに、例えば、宇宙望遠鏡が軌道上の太陽系外惑星を見つけるのを助けるために、不要なまぶしさを軽減する光学ブラインダーに実用化されるかもしれないといいます。 「私たちの材料は、これまでに報告されたどの材料よりも10倍黒いのですが、最も黒い黒というのは、常に動いているターゲットだと思うのです。 この論文の Wardle 氏の共著者は、元 MIT 博士研究員で、現在は上海交通大学の教授である Kehang Cui 氏です。 その代わりに、アルミニウムなどの導電性材料上にカーボン ナノチューブを成長させ、電気的および熱的特性を高める方法を試していました。 この酸化膜は、電気や熱を伝導するのではなく、遮断する絶縁体として機能する。 アルミニウムの酸化膜を除去する方法を探していたところ、崔教授は、塩（塩化ナトリウム）に解決策を見出した。 塩を使ったテストで、Cuiは、塩化物イオンがアルミニウムの表面を侵食し、その酸化膜を溶かしていることに気づきました。 「例えば、船舶は、塩素ベースの海水による腐食に悩まされています。 Cui氏は、アルミニウム箔を海水に浸すと、酸化膜を除去できることを発見しました。 次に、アルミホイルを酸素のない環境に移して再酸化を防ぎ、最後に、エッチングしたアルミをオーブンに入れ、研究グループは化学気相成長法というプロセスでカーボンナノチューブを成長させる技術を実施しました。 また、アルミニウム上のCNTの組み合わせにより、材料の熱的および電気的特性が大幅に向上することもわかりました。
研究者を驚かせたのは、材料の色です。「カーボンナノチューブを成長させる前がどれほど黒かったかを覚えていますが、成長後はさらに暗く見えました」とCuiは回想します。 「私たちのグループは通常、材料の光学的性質に注目することはありませんが、この研究は、Diemutとの芸術と科学のコラボレーションと同時に進行していたので、この場合、芸術が科学に影響を与えました」と、Wardle氏は言います。
Wardle 氏と Cui 氏は、この技術の特許を申請しており、新しい CNT プロセスを、非営利のアート プロジェクトで使用するアーティストが自由に使用できるようにしています。 その結果、この素材は、あらゆる角度から入射する光の少なくとも99.995パーセントを吸収していることがわかりました。 つまり、バンタブラックを含む他のスーパーブラック素材と比較して、反射する光が10倍も少ないことがわかったのです。 もし、その素材に凸凹や隆起などの特徴があったとしても、どの角度から見ても、その特徴は黒一色で見えなくなってしまうのです。
研究者たちは、この材料の不透明さに寄与するメカニズムを完全に把握しているわけではありませんが、エッチングされて多少黒くなったアルミニウムとカーボンナノチューブとの組み合わせに関係があるのではないかと考えています。 科学者たちは、カーボンナノチューブの森は、入射する光のほとんどを捕らえて熱に変換し、光として反射することはほとんどなく、それによってCNTに特に黒い色合いを与えていると考えています。
「さまざまな種類のCNT森が非常に黒いことが知られていますが、この材料が最も黒い理由についてはメカニズム的に理解されていないのです。 とWardle氏は言います。
この材料は、すでに航空宇宙産業界で関心を集めています。 この研究に関与していない宇宙物理学者でノーベル賞受賞者のJohn Mather氏は、宇宙望遠鏡を迷光から保護する巨大な黒いシェードであるスターシェードの基礎として、Wardle氏の材料を使用する可能性を探っています。 「他の星を周る地球を見たいですか？ 私たちには、真っ黒なものが必要なのです。 そして、その黒はロケットの打ち上げに耐えられるようなタフなものでなければなりません。 旧バージョンは壊れやすい毛皮の森でしたが、これはむしろ鍋つかみのようなもので、虐待を受けるように作られています」
* この記事の以前のバージョンでは、新しい材料は入射光の99.96パーセント以上を捕えると記載されていました。 この数字はより正確に更新され、この素材は入射する光の99.995％以上を吸収します。