Nanomateriaali on uusin musta: ”Kuin musta aukko Maan päällä” – video

Englantilainen yhtiö on kehittänyt uuden nanomateriaalista muodostuvan pinnoitteen, joka imee lähes kaiken siihen kohdistuvan valon itseensä. Se on mustin asia Maan päällä.

Ulkomaat
Surrey NanoSystems -yhtiön kehittelemää uutta supermustaa nanopinnoitetta.
Englantilainen yhtiö on kehittänyt uuden nanomateriaalista muodostuvan pinnoitteen, joka imee lähes kaiken siihen kohdistuvan valon itseensä.

Englantilainen Surrey NanoSystems on kehittänyt nanomateriaalista valmistetun pinnoitteen, joka on mustin tieteen tuntema materiaali. Se imee itseensä yli 99 prosenttia siihen osuvasta valosta.

Materiaali saattaa mullistaa esimerkiksi avaruusteknologian ja mahdollisesti jopa koko käsityksemme maailmankaikkeudesta. Materiaali on valmistettu hiilestä, mutta poikkeuksellisella tavalla.

Farnborough’n ilmailunäyttelyssä tuotetta esitellyt yhtiön tekninen johtaja Ben Jensen sanoi, että yhtiö on kehittänyt täysin uuden tavan käyttää nanotekniikkaa.

– Materiaali on valmistettu hiilinanoputkista, hän sanoi.

– Nanoputket ovat hyvin ohuita, jopa vain yksi kymmenestuhannesosa ihmisen hiuksen paksuudesta. Materiaalissa niitä on vieri vieressä ja ne muodostavat kuin nurmikentän hyvin pienessä mittakaavassa. Materiaaliin osuva valo poukkoilee nanoputkien keskellä ja ne imevät sen lähes täysin itseensä, joten materiaali heijastaa takaisin vain hyvin vähän valoa, Jensen kuvaili materiaalia.

Vantablack-materiaalia kuvattuna 21 795 -kertaisesti suurennettuna.
Vantablack-materiaalia kuvattuna 21 795 -kertaisesti suurennettuna.Surrey NanoSystems / Reuters-TV

Materiaalia voi muokata niin, että se pystyy imemään itseensä myös muita valon aallonpituuksia kuin näkyvää valoa, esimerkiksi infrapunavaloa. Yhtiön mukaan lähes kaikki materiaalin käyttösovellukset liittyvätkin muihin valon aallonpituuksiin kuin näkyvään valoon.

Tekniikka on ollut olemassa aikaisemminkin, mutta aiempien materiaalien ongelmana on ollut se, että ne eivät ole toimineet käytännössä.

– Muutkin yhtiöt ja laboratoriot ovat työskennelleet saman tekniikan parissa, mutta ongelmana on ollut, ettei valmistettu pinnoite ole pysynyt materiaalissa, jonka päälle se on tarkoitettu. Se on saattanut irrota kovan iskun voimasta tai sitten on ollut muita ongelmia, jotka ovat estäneet niiden käytännön hyödyntämisen, Jensen kertoi.

Materiaalin nimi Vantablack tulee suoraan sen ominaisuuksista.

– Vanta on lyhenne sanoista ”Vertically Aligned Nano Tube Array” [Pystysuuntaisesti järjestetty nanoputkikokonaisuus], ja Black [musta] on tietysti itsestään selvä, Jensen sanoi.

Materiaali voi mullistaa avaruusteknologian

Materiaalin tärkeimpänä käyttötarkoituksena pidetään sen hyödyntämistä avaruusteknologiassa.

Ennen laukaisua satelliittien kamerat kalibroidaan vasten mahdollisimman mustaa pintaa, jotta niiden tarkkuus paranee. Mitä paremmin kamera saadaan kalibroitua, sitä tarkempia kuvia sillä saadaan.

Kameroiden tarkkuuden parantuessa voisi olla mahdollista ottaa tarkkoja kuvia miljoonien valovuosien päässä olevista kohteista ja jopa mustista aukoista.

Sama tarkkuusongelma pätee myös esimerkiksi teleskooppeihin.

– Teleskoopeissa on hyvin herkät kamerat ja sensorit. Ne vastaanottavat kuitenkin myös taustavaloa, eli valoa, joka heijastuu muista kohteista kuin varsinaisesta kuvauskohteesta. Se aiheuttaa häiriöitä kuvaan ja kuvan tarkkuus kärsii, se on kuin taustahälyä, Jensen sanoi.

"Kuin musta aukko Maan päällä"

Tekninen johtaja Ben Jensen

– Käyttämällä mahdollisimman mustaa materiaalia teleskooppien rakenteissa voidaan vähentää taustavalon määrää, mikä tarkoittaa entistä tarkempia kuvia.

Yhtiö sanoo myös, että sen kehittämän materiaalin suorituskyky on aiempia huomattavasti parempi. Tämä voi johtaa aiempaa pienempiin, mutta tarkempiin laitesovelluksiin.

Pienempi koko tarkoittaa myös kevyempää painoa, mikä esimerkiksi satelliittien kohdalla olisi huomattava parannus. Satelliiteissa käytettävien laitteiden pienempi paino tarkoittaisi, että niiden avaruuteen lähettämiseen tarvittaisiin entistä pienempiä kantoraketteja. Samalla laukaisujen hinta laskisi.

Yhtiö sanoo jo tehneensä useita onnistuneita testejä Euroopan avaruusjärjestö ESA:n kanssa. Lisäksi se sanoo neuvotelleensa erilaisista muista kaupallisista sovellusmahdollisuuksista.

Avaruusteknologian lisäksi materiaalia voitaisiin käyttää myös esimerkiksi sotilastarkoituksiin, kuten häiveteknologiaan ja erilaisiin tiedusteluteknologioihin.

Surrey NanoSystems -yhtiön tekninen johtaja Ben Jensen esittelemässä yhtiön kehittelemää uutta supermustaa nanopinnoitetta.
Surrey NanoSystems -yhtiön tekninen johtaja Ben Jensen esittelemässä yhtiön kehittelemää uutta supermustaa nanopinnoitetta.Reuters-TV

”Kuin musta aukko Maan päällä”

Yhtiö on kehittänyt myös materiaalin valmistamiseen käytettävät laitteet itse. Varsinaisessa käytössä on yksi kolmesta vastaavasta laitteistosta maailmassa.

Jensen kuvailee materiaalin kehitystyön olleen samanlaista kuin pyrittäessä lähestymään absoluuttista nollapistettä.

– Kyse on erittäin vaativasta teknologiasta. Aiemmin teknologia edistyi suuremmin harppauksin, mutta mitä lähemmäs haluttua pistettä päästään, sitä pienemmiksi edistysaskeleet tietyssä mielessä käyvät, Jensen sanoi.

Tavoitteen lähestyminen tarkoittaa haasteita myös valmistusprosessille.

– Kehitysprosessin aikana oli myös vaikea tietää, edistyimmekö itse asiassa lainkaan, sillä materiaalin ominaisuuksien mittaamiseen käyttämämme laitteistot olivat aivan toimintakykynsä äärirajoilla.

Vaikka uusi materiaali heijastaa siihen osuneesta valosta takaisin vain 0,0035 prosenttia, se ei ime itseensä aivan kaikkea valoa ja syy siihen on yhtä yksinkertainen kuin miksi absoluuttista nollapistettäkään ei voida koskaan saavuttaa: se olisi fysiikan lakien vastaista.

Materiaali on silti melko mustaa.

– Voisi sanoa, että se on lähin mustaa aukkoa muistuttava asia maanpäällä, Jensen myöntää.

– Se on minusta hauska vertauskuva.

Lähteet: Reuters

Uusimmat uutiset puhelimeesi

Lataa Yle.fi-sovellus