Một loại vật liệu "không thể đen hơn" có thể hấp thụ 98 - 99% ánh sáng trong khoảng bước sóng từ 400 đến 1.400 nm vừa được phát triển thành công bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học King Abdulla, Ả Rập Saudi. 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.
Theo nhóm nghiên cứu, việc tạo nên một loại vật liệu đen hoàn hảo, 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 chí ít là tiệm cận với điều đó nhằm tạo tiền đề chế tạo các thiết bị hiệu suất cao hơn.
Trong nỗ lực mới nhất, 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, đồng thời lấy cảm hứng từ loài bọ cánh cứng Cyphochilus với 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 (đường kinh 30 nm).
Cấu trúc của các hạt nano trên vật liệu siêu đen
Cấu trúc này 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 đây. Đồng thời, nó có thể hoạt động ở mọi góc và độ phân cực của ánh sáng chiếu vào.
Nói thêm về đặc điểm của loài bọ cánh cứng Cyphochilus với cấu trúc tinh thể quang cho phép nó có thể phản xạ ánh sáng rất hiệu quả. Từ đây, nhóm nghiên cứu 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 cách ống dẫn sóng. Mặt khác, loại vật liệu này rất dễ chế tạo, dễ ứng dụng và sử dụng. Đồng thời, nếu bắn một tia laser vào nó, các nhà khoa học sẽ tạo nên một nguồn sáng đơn sắc mà không cần dùng kỹ thuật cộng hưởng.
Bằng cách chế tạo ra loại vật liệu này, các nhà nghiên cứu có thể dùng nó để tạo nên hệ thống thu thập năng lượng Mặt Trời với hiệu suất cao. Một ứng dụng khác là cải tiến hiệu suất hoạt động của hệ thống truyền tải dữ liệu quang học và nhiều thứ khác nữa trong tương lai.
Theo nhóm nghiên cứu, việc tạo nên một loại vật liệu đen hoàn hảo, 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 chí ít là tiệm cận với điều đó nhằm tạo tiền đề chế tạo các thiết bị hiệu suất cao hơn.
Trong nỗ lực mới nhất, 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, đồng thời lấy cảm hứng từ loài bọ cánh cứng Cyphochilus với 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 (đường kinh 30 nm).
Cấu trúc của các hạt nano trên vật liệu siêu đen
Cấu trúc này 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 đây. Đồng thời, nó có thể hoạt động ở mọi góc và độ phân cực của ánh sáng chiếu vào.
Nói thêm về đặc điểm của loài bọ cánh cứng Cyphochilus với cấu trúc tinh thể quang cho phép nó có thể phản xạ ánh sáng rất hiệu quả. Từ đây, nhóm nghiên cứu 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 cách ống dẫn sóng. Mặt khác, loại vật liệu này rất dễ chế tạo, dễ ứng dụng và sử dụng. Đồng thời, nếu bắn một tia laser vào nó, các nhà khoa học sẽ tạo nên một nguồn sáng đơn sắc mà không cần dùng kỹ thuật cộng hưởng.
Bằng cách chế tạo ra loại vật liệu này, các nhà nghiên cứu có thể dùng nó để tạo nên hệ thống thu thập năng lượng Mặt Trời với hiệu suất cao. Một ứng dụng khác là cải tiến hiệu suất hoạt động của hệ thống truyền tải dữ liệu quang học và nhiều thứ khác nữa trong tương lai.
