Istraživači iz Renselar politehničkog instituta i sa Rajs univerziteta načinili su najcrnju tvar na svijetu koja upija više od 99,9 odsto svjetlosti.

Setite li se koliko je crn automobil marke "ševrolet", novo crnilo koje su osmislili američki naučnici stotinu puta je crnje! Istraživači iz Renselar politehničkog instituta i sa Rajs univerziteta načinili su najcrnju tvar na svetu koja upija više od 99,9 odsto svetlosti. Ako ćemo da idemo do poslednje cifre iza decimalnog zareza, odbija jedva 0,045 posto, što je trostruko tamnije od prethodne sa istim pridevom.

Imajući u vidu da se crnoća samerava prema merilima Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju (NIST) u Gejtersbergu, 30 puta je mrklija od ugljenikovog materijala koji je važeća jedinica. Da biste lakše uporedili: obična crna boja odrazi samo pet do deset postotaka.

Čisti ugljenik je jedan od najtamnijih hemijskih elemenata u prirodi, dovoljno je da pogledate ugarke sagorelog drveta ili nanose čađi u dimnjacima. Zamislite sada da ste znatiželjni ili primorani da stvorite nešto zagasitije, tako da usisava ili naokolo rasejava maltene sve svetlosne zrake kojima je izloženo.

U jednom filmu vodeći gitarista Najdžel Tafnel kaže da crni omot albuma koji je snimio sa svojim drugarima "izgleda najcrnje što je moglo da bude". I nije, naravno, bio u pravu. Postoji najcrnje od najcrnjeg, naučničkim očima viđeno.

Tepih sićušnih cevčica

Šta su to stručnjaci postigli zbog čega će, kako se nadaju, uskoro biti upisani u "Ginisovu knjigu rekorda"?

Materija je svojevrsni majušni tepih ili premaz, sačinjen od mnoštva gusto načičkanih sićušnih dlačica – uspravljenih nanocevčica (nano je milioniti deo milimetra) – 400 puta tanjih od ljudske vlasi. Upravo to nevidljivo tkanje upija toliko mnogo, a odbacuje tako malo uobičajenog svetla.

Suština novog otkrića ogleda se u tome kako su izraditi malecne ugljenične dlačice, iznutra šuplje, koje će kad se nasumično poređaju na nekoj površini istovremeno u najvećoj meri upijati i u najmanjoj odbijati elektromagnetsko zračenje. Svi materijali – hartija, voda, vazduh ili plastika – odražavaju manje ili veće količine svetlosti. Istraživači su odavno zamislili savršenu crnu tvar koja guta sve boje iz sunčeve svetlosne lepeze (spektar), ne odvraćajući nijednu. Ali nisu imali uspeha u izradi baš takvog koji takoreći neće imati ikakav odraz.

U prethodnom pokušaju koji je predvodio Šon-Ju Lin, profesor fizike u Renselar institutu i član družine za osmišljavanje budućih čipova, pohvalili su se ukupnim odbleskom od 0,16 do 0,18 odsto s nanosom legure (mešavina) nikla i fosfora. Novi ishod je trostruko nadmašio prethodni – 0,045!

Na prvi pogled rastresita šumica ugljeničnih nanocevčica, s potpunim rasponom (skala) majušnih (nano) praznina i majušnih (nano) rupica, usisavala je i zarobljavala gotovo sve svetlosne zrake, što je dotičnom materijalu pribavilo jedinstveno svojstvo. Takav raspored je jedva odražavao, a neizmerno gutao svetlost. I na osnovu toga već se iskazao takmacem za pravljenje gotovo stopostotnih crnih predmeta.

Profesor inženjerstva Pulikel Ađajan, koji je vodio učesnike u ovom poduhvatu sa Rajs univerziteta, ističe tri ključne činjenice. Prvo, uvijene nanocevčice su 400 uže u prečniku od čovekove dlake, a ugljenik sam po sebi olakšava da se utope prilični iznosi svetlosti. Drugo, golim okom nevidljive dlačice su pobodene nalik vlatima sveže ošišane trave, između kojih svetlost bude jednostavno uhvaćena u klopku. I treće, površina malecnog prekrivača je neravna, a to snižava postotak odbleska.

Nevidljivo za neprijatelja

Rečeni naučnik je sa svojim saradnicima 2003. godine, upravo, smislio mešavinu nikla i fosfora koja je do nedavno bila najcrnja na svetu, pohitavši da je upiše u neizbežnu "Ginisovu knjigu", uz opasku da je to bilo lakše nego da je neko morao da za minut proguta 36 bubašvaba!

Istraživači su najcrnju veštačku materiju, svakako, ispitali obasjavajući je vidljivom svetlošću svih talasnih dužina, pokazavši su da su polja (ćilimčići) nanocevčica zadržala nenadmašan postotak odbijanja. Pri tome je za dva reda veličine, kako se stručno kaže, manje isijavalo od staklenog ugljenika, od kojeg su – što je itekako zanimljivo – izvlačene pomenute sićušne cevčice. U sledećim proverama obasuće ga infracrvenom i ultraljubičastom svetlošću, a i zračenjem na ostalim talasnim dužinama da bi odgonetnuli može li se iskoristiti za izradu komunikacionih naprava.

Čemu nova tvar može da posluži?

U ovom času pominju se sunčane ploče za pretvaranje zračenja naše zvezde u struju (električno napajanje na Zemlji i u kosmosu), napredniji infracrveni senzori za otkrivanje nevidljivog zračenja, delotvorniji teleskopi za astronomska osmatranja i ostale sprave koje iziskuju izvanredne optičke odlike. Na samom kraju, iako nije najmanje važno, razmišlja se da se novim materijalom presvlače letelice, brodovi, tenkovi i druge vojne skalamerija koje bi, zaista, bila nevidljive za neprijatelja.

Dostignuće je potanko opisano u čuvenom naučno-stručnom časopisu "Nano pisma".

Stanko Stojiljković