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Nanotechnologie: Das dunkelste Material der Welt
Schwarz, Schwärzer, Vantablack

Finsterer geht’s kaum. Britische Forscher entwickelten ein Material, das Licht beinahe vollständig absorbiert und Konturen fast unsichtbar macht. Dunkler ist bisher keine von Menschen gemachte Substanz.

Vantablack Beschichtung.

Vantablack schluckt die Struktur der Metallfolie (Bild: Surrey NanoSystems)

Im Sommer 2014 stellte das Unternehmen Surrey NanoSystems aus Newhaven mit Vantablack (Vertically Aligned Nano Tube Array) eine Weltneuheit vor. Nach Angaben des Unternehmens absorbiert das Material über 99,96 Prozent des einfallenden Lichts. Objekte, die damit beschichtet sind, verlieren für das menschliche Auge jede Kontur. Es scheint, als schaue man in einen unendlichen Abgrund.

Vantablack ist keine Farbe, sondern ein Hightech-Material. Es besteht aus vertikal angerichteten Kohlenstoffnanoröhren. Jede Röhre hat einen Durchmesser von 20 Nanometern und eine Länge von 14-50 Mikrometern. Eine Milliarde Kohlenstoffnanoröhren befinden sich auf einer Oberfläche von einem Quadratzentimeter. Die Substanz nimmt durch diese Struktur bis zu 99,96 Prozent der einfallenden Strahlung auf. Das Licht springt zwischen den Stäben hin und her, bis es vollständig absorbiert wird. 

Bei Temperaturen ab 430 Grad Celsius wachsen die Kohlenstoffnanoröhren epitaktisch. Trägermaterialien wie Kunststoffe oder Metalle mit niedrigen Schmelzpunkten können bei deutlich weniger als 500 Grad Celsius schwarz beschichtet werden. Sie benötigen keine Erhitzung mehr auf über 700 Grad Celsius wie bisher.

Vantablack ist sehr widerstandsfähig. Die Absorptionsfähigkeit wird weder durch Wärme noch durch das Eintauchen in flüssigen Stickstoff bei Temperaturen von minus 210 Grad Celsius beeinträchtigt. Das Material soll daher vorrangig für wissenschaftliche Zwecke wie Teleskope, Infrarotscanner und Kameras sowie in der Raumfahrt und beim Militär eingesetzt werden.

Künstler zeigen ebenfalls großes Interesse an der Substanz. Der indische Bildhauer Anish Kapoor sicherte sich von der Herstellerfirma Surrey NanoSystems die alleinigen Nutzungsrechte für eine künstlerische Verwendung der Substanz.

Nah an der absoluten Dunkelheit

Kürzlich gab das Unternehmen eine Weiterentwicklung des Materials bekannt. Vantablack 2.0 soll eher zufällig bei einem Versuch entwickelt worden sein und laut Surrey NanoSystems eine noch schwärzere Oberfläche als sein Vorgänger aufweisen.

Anders als beim bisherigen Vanatblack handelt es sich bei dem noch schwärzeren Schwarz um keine Kohlenstoffnanoröhren-Beschichtung, sondern um eine neue lackartige Technologie. Das Material ist so dunkel, dass das Unternehmen keine exakte Angabe darüber machen kann, wie hoch der prozentuale Anteil des Lichts ist, den die Substanz absorbiert. Kein UV-VIS oder MID-IR Spektrometer der Welt könne erfassen, ob und wie viel einfallendes Licht noch reflektiert wird, so die Forscher.

Normalerweise sind die Konturen eines mit einem schwarzen Tuch verdeckten Objekts noch deutlich sichtbar. Überzieht man dieses Objekt aber mit einer Beschichtung aus Vantablack 2.0, verliert es scheinbar seine Dreidimensionalität. In einem von Surrey NanoSystems veröffentlichtem Video ist zu sehen, dass Vantablack 2.0 sogar hochenergetische Laserstrahlen absorbiert und nicht reflektiert.

Das Unternehmen stellte mittlerweile eine sprühfähige Version namens Vantablack S-VIS vor. Damit kann das Material auf jede beliebige Oberfläche aufgetragen werden. Allerdings absorbiert dieses Spray nur 99,8 Prozent des einfallenden Lichts.

 

Mit Vantablack S-VIS besprühte Metallmaske vor einem Vantablack-Hintergrund (Video: Surrey NanoSystems)

 

Bild Mitte rechts: Das Relief der Maske verschwindet nach dem Auftragen von Vantablack in einem schwarzen Nichts (Foto: Surrey NanoSystems)

Bild Mitte links: Schwärzer als schwarz: Mit Vantablack ist die Spraydose nicht mehr räumlich wahrnehmbar (Foto: Surrey NanoSystems)

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