Các Nhà Khoa Học Đã Tạo Ra Loại Vật Liệu Siêu Đen

Hạ tuần tháng 10/2015, các nhà khoa học tại Đại học King Abdulla, Ả Rập Saudi, đã tạo ra thành công một loại vật liệu siêu đen, có thể hấp thụ 98 - 99% ánh sáng trong khoảng bước sóng từ 400 đến 1.400 nm. Đây là loại vật liệu quan trọng, giúp nâng cao hiệu suất hấp thu năng lượng mặt trời, hoặc cải thiện quá trình truyền dữ liệu bằng sợi cáp quang.

Trước đó, việc tạo nên một loại vật liệu đen hoàn hảo, có khả năng hấp thụ tất cả năng lượng tiếp cận tới nó và phản xạ lại mà không bị thất thoát gần như là bất khả thi. Tuy nhiên, các nhà khoa học luôn muốn tạo ra được loại vật liệu như vậy, hoặc “gần như vậy”, để tạo tiền đề cho việc chế tạo các thiết bị có hiệu suất cao hơn.

Nỗ lực của các nhà nghiên cứu tại Đại học King Abdulla, Ả Rập Saudi đã tạo ra loại vật liệu đen nhất mà con người từng tạo ra từ trước đến nay. Bằng cách sử dụng các ống nano carbon, lấy cảm hứng từ loài bọ cánh cứng Cyphochilus có cơ thể màu trắng sáng bất thường, các nhà khoa học đã tạo nên cấu trúc những hạt nano dạng que siêu nhỏ nằm trên một hạt nano hình cầu với kích thước tương đương, có đường kính 30 nm.

Cấu trúc được tạo ra có thể hấp thụ xấp xỉ 98 - 99% ánh sáng trong phổ từ 400 đến 1.400 nm, nhiều hơn gấp 26 lần so với những loại vật liệu đen từng được chế tạo trước đó. Đồng thời, nó có thể hoạt động ở mọi góc và độ phân cực của ánh sáng chiếu vào.

Loài bọ cánh cứng Cyphochilus có cấu trúc tinh thể quang cho phép nó có thể phản xạ ánh sáng rất hiệu quả. Nhóm nghiên cứu đã đảo ngược cấu trúc này để tạo nên vật liêu với bề mặt chứa đầy các vết lõm phân bố một cách ngẫu nhiên, mỗi lõm chứa vô vàng các ống dẫn sóng.

Ngoài ra, loại vật liệu mới là rất dễ chế tạo, ứng dụng và sử dụng. Nếu bắn một tia laser vào nó, sẽ tạo ra được một nguồn sáng đơn sắc mà không cần dùng kỹ thuật cộng hưởng.

Với loại vật liệu mới, các nhà nghiên cứu có thể dùng để tạo nên hệ thống thu thập năng lượng mặt trời với hiệu suất cao. Vật liệu mới cũng có thể giúp cải tiến hiệu suất hoạt động của hệ thống truyền tải dữ liệu quang học, và nhiều hơn nữa trong tương lai.