Desarrollan el material más oscuro jamás creado por el hombre

Investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer y de la Universidad de Rice, en Estados Unidos, han desarrollado el material más oscuro creado por el hombre, según publica dicho instituto en un comunicado.

Se trata de una fina capa formada por filas de baja densidad de nanotubos de carbono alineados verticalmente y de forma holgada, capaz de absorber más del 99,9% de luz.

Según sus creadores, este material podría servir para mejorar la eficiencia de la conversión de la energía solar, mejorar los sensores infrarrojos, y en aplicaciones de generación de electricidad termofotovoltaica u observación astronómica.

Reflexión casi nula

Shawn-Yu Lin, profesor de física de Rensselaer y miembro de la Future Chips Constellation especializada en el campo de materiales semiconductores, señaló que la clave del descubrimiento radica en haber creado una fila larga, extremadamente porosa, de nanotubos de carbono alineados verticalmente con cierto carácter aleatorio superficial, de forma que se ha minimizado la reflexión al mismo tiempo que se ha maximizado la absorción de luz.

Cualquier material existente –desde el papel al agua, los plásticos etc.- refleja alguna cantidad de luz. Durante mucho tiempo, los científicos han imaginado un material negro ideal que absorbiera la luz y que no la reflejara. Pero es difícil de conseguir.

La pintura negra convencional, por ejemplo, tiene una reflectancia total de entre el 5 y el 10%, y el material más oscuro creado, antes del descubrimiento de Lin y su equipo, tenía un nivel de reflectancia de entre el 0,16 y el 0,18%. La reflectancia de la luz se expresa como un porcentaje y estipula la cantidad de luz que después de caer sobre una superficie vuelve a ser reflejada.

El invento de los científicos está diseñado para reducir incluso más esta reflectancia, alcanzando un índice de reflexión total del 0,045%, más de tres veces más oscuro que el anterior registro.

Diseño de propiedades

Todo gracias a la colocación holgada de los nanotubos, que deja a escala nanométrica grietas y agujeros que atrapan la luz. De esta forma, el material no sólo refleja poco la luz sino que, además, la absorbe con fuerza.

Según los científicos, esta combinación de características convierten a este material en el candidato ideal para la realización, en el futuro, de un material super negro. La muestra de nanotubos alineados de baja densidad permitiría diseñar determinadas propiedades ópticas mediante el control de las dimensiones y periodicidades de los nanotubos.

Las pruebas realizadas por los investigadores demostraron que la disposición de los nanotubos permitía un nivel de reflectancia constante. Los resultados aparecen descritos en la revista especializada Nano Letters.

Antecedentes

El mismo Instituto Politécnico Rensselaer hacía público el año pasado la creación de un material con el mismo índice de refracción que tiene el aire, es decir, un material que apenas refleja la luz.

En ese caso los científicos aplicaron una tecnología nanométrica que sitúa sílice en un determinado ángulo sobre un semiconductor de nitruro de aluminio, consiguiendo que el material resultante no reflectase apenas luz desde cualquiera de sus ángulos y longitudes de onda. Los investigadores explicaron su hallazgo en la revista Nature Photonics.

El índice refractivo conseguido entonces fue de 1,05, esto es, casi igual que el del aire (1), e inferior al del agua dulce (1,33), al del agua del mar (1,359) o al de los plásticos (1,71). Pero esta vez parece que se han superado.

Durante años, los ingenieros han intentado crear materiales capaces de eliminar los reflejos no deseados, que pueden reducir el rendimiento de diversos componentes y dispositivos ópticos. Saben que, de conseguirlo, podrían desarrollar cosas increíbles en óptica y fotónica.