Pitch black, a legfeketébb fekete

Lézersugarak alkalmazásával olyan koromfekete fémet sikerült előállítani, ami gyakorlatilag minden ráeső fényt elnyel. Az amerikai Rochester Egyetem tudósainak felfedezése pusztán a véletlen műve, viszont számos érdekes alkalmazása lehet.

A kutatók által "pitch black", azaz koromfeketeként emlegetett fémek többek közt olyan eszközök hatékonyságát növelhetik, mint az üzemanyagcellák, a napelemek, vagy a képfeldolgozó eszközök.

A váratlan eredmény Chunlei Guo nevéhez fűződik, aki csupán azt szerette volna tanulmányozni, hogy mi történik a fém tulajdonságaival különböző lézeres közegekben. Egy rendkívül erős, ám annál rövidebb ideig tartó lézerimpulzus sorozat azonban teljes egészében megváltoztatta a fém fényvisszaverési tulajdonságait. Guo és munkatársai egy hétköznapi hálózati csatlakozóról is működtethető titán-zafir lézerrel 65 femtoszekundumos impulusokkal bombázták egy fém felszínét. A heves energiahatás már néhány impulzus után nanoméretű változásokat idézett elő a fémen, parányi lyukakat, gömböcskéket és szálakat alakítva ki, melyek a fényes felületet lassan koromfeketévé alakították.

Guo kollégáival letesztelte a feketévé vált fém fényelnyelési képességeit és megállapították, hogy az gyakorlatilag minden ráeső fényt elnyel, kishíján 100%-os a hatékonysága. A módszer minden eddig próbált fémmel működött, így a rézzel, az arannyal, platinával, alumíniummal, titánnal, cinkkel és wolframacéllal is.

A kutatók letapogató elektron mikroszkóppal megpróbálták lekövetni a szerkezetek kialakulását is. Megfigyeléseik arra utalnak, hogy a másodperc apró töredékéig tartó impulzusok csak egy egészen parányi részét olvasztják meg a fémnek, ennek eredményeként jönnek létre a nanoszerkezetek, melyek platinán alkalmazva hatékonyabbá tehetnék a hidrogén üzemanyagcellákban végbemenő katalitikus reakciókat.

A nagyfokú elnyelő képességre a hadsereg is felfigyelhet, mivel a lézerrel kezelt fémek rendkívül hatékonyak a radar és infravörös sugarak elnyelésében is, jócskán megnehezítve egy ilyen anyagból készült repülőgép vagy egyéb jármű észlelését. A lézeres "kezelés" nagy előnye, hogy összehasonlíthatatlanul tovább tart a hasonló hatást biztosító speciális bevonatoknál, hiszen esetünkben a lézer teljes egészében átformálja a fém felszínét. Emellett azonban kamatoztathatnak a technikából a különböző fénydetektorok, melyek jóval több adat elcsípésére lesznek képesek hagyományos fémalapú társaiknál, valamint fekete festék helyett is használható, legalábbis a fémek esetében.

Az eljárás meglehetősen egyszerű, azonban jelen állapotában rendkívül lassú, egy ujjnyi fém befeketítése is legalább 30 percet vesz igénybe. A kutatók jelenleg a folyamat felgyorsításának lehetőségeit vizsgálják, illetve azon kísérleteznek, hogy más hullámhosszok és intenzitás alkalmazásával, egyéb anyagoknál is el tudnák-e érni a fémeknél tapasztalt hatást.