Vantablack
| Nanotechnológia Szén nanoszerkezetek |
|---|
 |
|
|
| Szakterületek |
|
Anyagtudomány, Szilárdtestfizika, Atomfizika, Mezoszkopikus fizika, Felületfizika, Félvezetők |
| Alapjelenségek |
|
Nanoszerkezet, Kvantumbezárás, Van Hove-szingularitás, Kétdimenziós elektrongáz, Ballisztikus vezetés, Önszerveződés, Alagúthatás |
| Eljárások |
|
Nanolitográfia, Atomerő-mikroszkóp, Pásztázó alagútmikroszkóp, Pásztázó elektronmikroszkóp, Transzmissziós elektronmikroszkóp, Mágneses magrezonancia |
 A Wikimédia Commons tartalmaz Nanotechnológia témájú médiaállományokat. |
A Vantablack a szén egy tömbi nanoszerkezetű, szuperfekete tulajdonságú allotrop módosulata, mely a rá eső látható fénynek igen nagy hányadát képes elnyelni,[1] ezzel a legsötétebb mesterséges anyagok egyike.[2][3][4] A Vantablack-réteget függőlegesen rendezett szén nanocsövek szőnyege (úgynevezett VANTA) alkotja, melyet különféle felületeken bevonatként hoznak létre.
A Vantablack megnevezés védett, a Surrey NanoSystems tulajdona éppúgy, mint a gyártási és a forgalmazási jog is.[5]
Története
[szerkesztés]Az első olyan szerkezet, mely függőlegesen rendezett szén nanocsöveket fénydetektorként alkalmazott, valószínűleg a brit National Physical Laboratory kutatóintézethez köthető. E munkában szén nanocsövekkel javított fényabszorpciójú infravörös-detektort mutattak be, és megadtak egy értelmezést a szerkezet optikai működési mechanizmusáról is.[6] Korábban többfalú szénnanocső-bevonatként írtak róla, később azonban már VANTA-ként, mely az angol Vertically Aligned NanoTube Arrays (a.m. függőlegesen igazított nanocső-elrendezés) kifejezésből képezett betűszó.[7]
Különféle VANTA-rétegek forgalmazásával számos cég foglalkozik, köztük például a Nano-Lab,[8] a Santa Barbara Infrared,[9] stb. de ezen cégek eladásai a nevet is birtokló Surrey NanoSystems együttműködésétől függnek.[10]
Előállítása
[szerkesztés]A Vantablack gyártása a katalitikus kémiai gőzfázisú leválasztásos módszer (CVD) egy változatával történik. Ez az eljárás feltételeket szab a hordozó anyagát illetően. Például sikerült leválasztani a réteget egyes fémekre (pl. alumínium és egyes ötvözetei, kobalt, réz, molibdén, nikkel, titán, rozsdamentes acél), továbbá kvarcra, zafírra, szilíciumra, szilícium-dioxidra, titán-nitridre, stb.
A szén nanocsövek kialakítása magán a hordozón történik jellemzően 450°C-on, de egyes spray formájában is alkalmazható változatoknál mindössze 100°C-os hőmérséklet szükséges. Ez a viszonylag alacsony hőmérséklet előnyt jelent más szuperfekete anyagokhoz képest, melyek jellemzően ennél magasabb hőmérsékleten alakíthatók ki.[11]
Fizikai jellemzői
[szerkesztés]Az anyag legnevezetesebb jellemzője a fényelnyelése, a rá eső 750 nm-es fénynek (infravörös) akár 99,965%-át képes elnyelni, és a látható fény más hullámhosszú komponenseire is igen nagy abszorpciót mutat. A mesterséges anyagok közül ezért a legfeketébbek egyike, gyakorlatilag nem látható róla visszaverődő fény a 200 nm (UV) és 16 µm (távoli IR) közti hullámhossztartományon.
Optikai elnyelése mellett igen jó a hővezetése, és a hősokkállósága. Más szuperfekete anyagokhoz képest kimagasló a mechanikai ellenállása. Mindazonáltal a Vantablacket védeni kell az érintéstől és a mechanikai hatásoktól, hiszen ezek károsíthatják a felületből kiálló nanocső-struktúrákat, ami a jellemzők elváltozásához vezethet.
Szuperhidrofób tulajdonságú, így a víz lepereg róla, a felületét lényegében nem nedvesíti. Ennek az optikai alkalmazások esetén az a jelentősége, hogy a Vantablack-kel bevont felület nedvessége, párássága alig befolyásolja az optikai jellemzőket.[12]
Alkalmazásai
[szerkesztés]
Méréstechnika
[szerkesztés]Az anyag széles (az egész látható fénytartományt lefedő) sávban való kiváló elnyelése miatt számos optikai alkalmazhatósága merült fel, például a lencserendszerekben jelentkező nemkívánatos szórt fény elnyelése, illetve az infravörös kamerák és detektorok érzékenységének növelése. Ezek új lehetőségeket nyitnak a földi mérőrendszerekben, és az űrkutatásban alkalmazott infravörös teleszkópok esetén.[13][14]
A feketesége révén igen gyenge visszaverésű anyag detektorok kalibrálásánál viszonyítási alapként szolgálhat, hiszen az infravörös képalkotó rendszerek kalibrálására elvileg feketetest (mindent elnyelő, semmit vissza nem sugárzó ideális anyag) szükséges, melyet ez az anyag igen jól közelít.
Építészet, iparművészet, formatervezés
[szerkesztés]Az eddigi legfeketébb anyag az építészek és a formatervezők figyelmét is felkeltette. Ahogy az alapkutatásban alkalmazott lencserendszereknél, úgy az épületvilágítási rendszerekben is cél a szórt fény csillapítása, a fényforrások fényének magasabb fokú irányítása, melyben egyesek szerepet szánnak a Vantablack-nek is. A formatervezők körében tapasztalható érdeklődést mutatja, hogy az anyag alkalmazása körül vitát robbantott ki, amikor Anish Kapoor képzőművész kizárólagos jogot szerzett a Vantablack S-VIS spray formában alkalmazható szuperfekete festék művészeti és formatervezési célú alkalmazására.[15][16] A szokatlanul fekete felület különleges, szokatlan hatást, érzékcsalódást kelt, amelyre alapozva készülnek Vantablack-et alkalmazó luxustermékek, például a BMW X6 Vantablack vagy a MCT luxuskarórák.[17] Az eljárás összetettsége, kényessége, ára, illetve a hordozóanyagra vonatkozó feltételek miatt a széles körű alkalmazhatóság még várat magára.[13]
Jegyzetek
[szerkesztés]- ↑ A 750 nm-es monokromatikus nyalábnak akár 99,965%-át nyeli el, de az egész látható tartományban, illetve a távoli UV-ban és IR-ban is igen jó elnyelő az anyag.
- ↑ Vantablack: U.K. Firm Shows Off 'World's Darkest Material' (angol nyelven). NBC News , 2014. július 14. (Hozzáférés: 2018. január 21.)
- ↑ Darkest manmade substance (angol nyelven). Guinness Rekordok Könyve, 2015. október 19. (Hozzáférés: 2018. január 21.)
- ↑ Olyan sötét feketét alkottak, hogy nem is látni. Index, 2014. július 14. (Hozzáférés: 2018. január 21.)
- ↑ VANTABLACK Trademark of Surrey NanoSystems Limited - Registration Number 4783953 - Serial Number 79156544 :: Justia Trademarks (angol nyelven). trademarks.justia.com. (Hozzáférés: 2018. január 21.)
- ↑ E. Theocharous, R. Deshpande, A. C. Dillion, J. Lehman (2006. február 20.). „Evaluation of a pyroelectric detector with a carbon multiwalled nanotube black coating in the infrared” (PDF). Applied Optics 45 (6), 1093. o, Kiadó: The Optical Society. DOI:10.1364/ao.45.001093. ISSN 0003-6935.
- ↑ S.P. Theocharous (2012). „The evaluation of the performance of two pyroelectric detectors with vertically aligned multi-walled carbon nanotube coatings”. Infrared Physics & Technology 55 (4), 299–305. o, Kiadó: Elsevier. DOI:10.1016/j.infrared.2012.03.006. ISSN 1350-4495.
- ↑ Aligned Carbon Nanotube Arrays and Forests on Substrates. www.nano-lab.com. (Hozzáférés: 2018. január 21.)
- ↑ http://www.sbir.com:+VANTABlack®-S | SBIR | Santa Barbara Infrared. www.sbir.com. [2018. január 31-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2018. január 21.)
- ↑ Vantablack Paint - Buy Vantablack Paint Spray. Coating.co.uk , 2018. január 1. [2018. január 24-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2018. január 21.)
- ↑ Applying Vantablack | Surrey NanoSystems (angol nyelven). www.surreynanosystems.com. (Hozzáférés: 2018. január 21.)
- ↑ Vantablack | Surrey NanoSystems (angol nyelven). www.surreynanosystems.com. (Hozzáférés: 2018. január 21.)
- ↑ a b Applications | Surrey NanoSystems (angol nyelven). www.surreynanosystems.com. (Hozzáférés: 2018. január 21.)
- ↑ Howard, Jacqueline: This Just May Be The New Black. Huffington Post, 2014. július 14. (Hozzáférés: 2018. január 22.)
- ↑ Anish Kapoor | artnet. www.artnet.com. (Hozzáférés: 2018. január 22.)
- ↑ Anish Kapoor Secures Rights to "Blackest Black". artnet News , 2016. február 29. (Hozzáférés: 2018. január 22.)
- ↑ MCT | Manufacture Contemporaine du Temps. www.mctwatches.com. (Hozzáférés: 2018. január 22.)
Fordítás
[szerkesztés]Ez a szócikk részben vagy egészben a Vantablack című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.
Források
[szerkesztés]
Tudományos közlemények
[szerkesztés]- Cartwright, Jon (2015). „Fifty shades of black”. Physics World 28 (11), 25–28. o, Kiadó: IOP Publishing. DOI:10.1088/2058-7058/28/11/32. ISSN 0953-8585.
- Ball, Philip (2016). „None more black”. Nature Materials 15 (5), 500. o, Kiadó: Springer Nature. DOI:10.1038/nmat4633. ISSN 1476-1122.
- Perkowitz, Sidney (2016). „Paint it nanoblack”. Physics World 29 (8), 48. o, Kiadó: IOP Publishing. DOI:10.1088/2058-7058/29/8/42. ISSN 0953-8585.
- Maynard, Andrew D. (2016). „Are we ready for spray-on carbon nanotubes?”. Nature Nanotechnology 11 (6), 490–491. o, Kiadó: Springer Nature. DOI:10.1038/nnano.2016.99. ISSN 1748-3387.
Hírek, cikkek
[szerkesztés]- The Science | Surrey NanoSystems (angol nyelven). www.surreynanosystems.com. (Hozzáférés: 2018. január 21.)
- British breakthrough in world’s darkest material launched at Farnborough International | Surrey NanoSystems (angol nyelven). www.surreynanosystems.com, 2014. július 9. [2018. június 17-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2018. január 21.)
- Zrt., HVG Kiadó: Olyan fekete szuperanyagot csináltak, ami a fény több mint 99,96%-át elnyeli – videó. hvg.hu , 2016. március 8. (Hozzáférés: 2018. január 22.)
- Márpedig a legfeketébb fekete ezentúl az enyém!. Dívány , 2016. március 16. (Hozzáférés: 2018. január 22.)