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MIT-Ingenieure haben eine schwärzeste schwarze Beschichtung aus Kohlenstoff-Nanoröhren geschaffen, die Berichten zufolge zehnmal dunkler ist als jedes zuvor hergestellte Material, einschließlich Vantablack.

Die Beschichtung, die aus vertikal ausgerichteten Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT) besteht, die auf chlorgeätzter Aluminiumfolie gewachsen sind, kann 99,995 Prozent des sichtbaren Lichts absorbieren.

„Unser Material ist zehnmal schwärzer als alles, was bisher bekannt ist“, sagte Brian Wardle, Professor für Luft- und Raumfahrttechnik am MIT.

Vantablack, das von Surrey NanoSystems entwickelt wurde, absorbiert bis zu 99,96 Prozent des sichtbaren Lichts und war damit nicht einmal das bisher schwärzeste Schwarz, das je gemessen wurde.

Wardle und ein Team von Forschern am MIT entwickelten die Beschichtung, als sie mit Möglichkeiten experimentierten, CNT auf Aluminium zu züchten, um dessen Leitfähigkeit zu verbessern.

Wenn Aluminium der Luft ausgesetzt ist, bildet sich eine Oxidschicht, die seine wärme- und stromleitenden Eigenschaften behindert. Um diese Schicht zu entfernen, tränkten die Wissenschaftler die Aluminiumfolie in Salzwasser auf Chlorbasis.

Die geätzte Folie wurde in eine sauerstofffreie Umgebung gebracht und dann in einen Ofen gelegt, um die CNT durch chemische Abscheidung aus der Dampfphase zu züchten.

Das schwärzeste Schwarz, das zufällig entstand

Wie erwartet, verbesserte dieses Verfahren die thermischen und elektrischen Eigenschaften des Materials. Aber die Farbe des Materials überraschte die Forscher.

„Ich erinnere mich, dass mir aufgefallen ist, wie schwarz es vor dem Aufwachsen der CNT war, und nach dem Aufwachsen sah es noch dunkler aus“, sagte Kehang Cui, der zusammen mit Wardle die Arbeit über das neue Schwarz verfasst hat.

„Also dachte ich, ich sollte die optische Reflexion der Probe messen.“

Cui testete das Material, während es aus allen möglichen Winkeln beleuchtet wurde, und stellte fest, dass es 99.995 Prozent des einfallenden Lichts absorbiert.

„Mangel an Verständnis“, warum das neue Material das schwärzeste ist

Die winzigen, waldähnlichen Cluster aus Kohlenstoffnanoröhren fangen das Licht ein, so dass alle Erhebungen oder Unebenheiten unsichtbar werden und das Material als schwarze Leere erscheint.

„Es ist bekannt, dass CNT-Wälder verschiedener Sorten extrem schwarz sind, aber es fehlt ein mechanistisches Verständnis dafür, warum dieses Material das schwärzeste ist“, so Wardle. „Das muss weiter untersucht werden.“

Dieses neue schwärzeste Schwarz hat das Interesse der Luft- und Raumfahrtindustrie geweckt. Instrumente wie Kameras und Teleskope, die zur Erforschung des Kosmos eingesetzt werden, profitieren von schwarzen Beschichtungen, die unerwünschtes Blendlicht absorbieren können.

„Würden Sie gerne eine Erde sehen, die einen anderen Stern umkreist? Wir brauchen etwas sehr Schwarzes“, sagt der Astrophysiker und Nobelpreisträger John Mather.

„Und dieses Schwarz muss robust sein, um einem Raketenstart standzuhalten.

Neueste Entwicklung im Wettbewerb um das schwärzeste Schwarz

Das MIT-Team hat nicht nur eine Forschungsarbeit zu diesem Thema veröffentlicht, sondern auch mit Diemut Strebe, Künstlerin am MIT Center for Art, Science, and Technology, zusammengearbeitet, um das Potenzial des Materials zu demonstrieren.

Strebe hat einen 16,78-karätigen gelben Naturdiamanten im Wert von 2 Millionen Dollar (1,6 Millionen Pfund) mit dem Material ummantelt, so dass der brillante Edelstein wie eine schwebende schwarze Leere erscheint. Das Stück trägt den Namen Redemption of Vanity.

Der Wettbewerb um die Entwicklung und Kontrolle des schwärzesten Schwarz ist hart. Der Künstler Anish Kapoor kontrolliert bekanntermaßen die Rechte für die Verwendung von Vantablack in der Kunst, was den Künstler Stuart Semple dazu veranlasste, Black 3.0 zu entwickeln, eine Acrylfarbe, die mit Vantablack konkurrieren soll, dessen Verwendung Kapoor untersagt ist.

Das MIT-Team ist jedoch zuversichtlich, was den Wettlauf um das schwärzeste Material angeht.

„Das schwärzeste Schwarz ist ein sich ständig bewegendes Ziel“, so Wardle.

„Jemand wird ein schwärzeres Material finden, und irgendwann werden wir alle zugrunde liegenden Mechanismen verstehen und in der Lage sein, das ultimative Schwarz zu entwickeln.“

Fotografie von Diemut Strebe.