Aprovechando la oscuridad para un uso práctico, Investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología han desarrollado un detector de potencia láser recubierto con el material más oscuro del mundo:un bosque de nanotubos de carbono que casi no refleja luz en el espectro visible y en parte del infrarrojo.

NIST utilizará el nuevo detector ultra oscuro, descrito en un nuevo artículo en Nano letras , * para realizar mediciones de potencia láser de precisión para tecnologías avanzadas como comunicaciones ópticas, fabricación basada en láser, conversión de energía solar, y sensores industriales y a bordo de satélites.

Inspirado en un artículo de 2008 del Instituto Politécnico Rensselaer (RPI) sobre "el material más oscuro creado por el hombre, "** el equipo del NIST utilizó una dispersa matriz de finos nanotubos como revestimiento para un detector térmico, un dispositivo utilizado para medir la potencia del láser. Un coautor de la Universidad de Stony Brook en Nueva York cultivó el recubrimiento de nanotubos. El revestimiento absorbe la luz láser y la convierte en calor, que está registrado en material piroeléctrico (tantalato de litio en este caso). El aumento de temperatura genera una corriente, que se mide para determinar la potencia del láser. Cuanto más negra sea la capa, cuanto más eficientemente absorbe la luz en lugar de reflejarla, y cuanto más precisas sean las medidas.

El nuevo detector NIST refleja uniformemente menos del 0,1 por ciento de la luz en longitudes de onda desde el violeta profundo a 400 nanómetros (nm) hasta el infrarrojo cercano a 4 micrómetros (μm) y menos del 1 por ciento de la luz en el espectro infrarrojo de 4 a 14 μm. Los resultados son similares a los reportados para el material de RPI y en un documento de 2009 por un grupo japonés. El trabajo de NIST es único en el sentido de que los nanotubos se cultivaron en material piroeléctrico, mientras que los otros grupos los cultivaron en silicio. Los investigadores del NIST planean extender el rango operativo calibrado de su dispositivo a longitudes de onda de 50 o incluso 100 micrómetros, para quizás proporcionar un estándar para la potencia de radiación en terahercios.

NIST fabricaba previamente recubrimientos para detectores a partir de una variedad de materiales, incluidas las esteras planas de nanotubos. El nuevo recubrimiento es un bosque vertical de nanotubos de paredes múltiples, cada uno de menos de 10 nanómetros de diámetro y alrededor de 160 micrómetros de largo. Los profundos huecos pueden ayudar a atrapar la luz, y el patrón aleatorio difunde cualquier luz reflejada en varias direcciones. Medir cuánta luz se reflejaba en un amplio espectro era técnicamente exigente; El equipo del NIST pasó cientos de horas usando cinco métodos diferentes para medir la reflectancia extremadamente baja con la precisión adecuada. Tres de los cinco métodos involucraron comparaciones del detector recubierto de nanotubos con un estándar calibrado.

Los nanotubos de carbono ofrecen propiedades ideales para revestimientos de detectores térmicos, en parte porque son conductores de calor eficientes. Fósforo de níquel, por ejemplo, refleja menos luz en algunas longitudes de onda, pero no conduce el calor también. Los nuevos materiales de nanotubos de carbono también son más oscuros que los diversos materiales de referencia estándar del NIST para el color negro desarrollados hace años para calibrar instrumentos.