Uitrustend duisternis voor praktisch gebruik dat, hebben de onderzoekers bij het Nationale Instituut van Normen en de Technologie (NIST) een detector van de lasermacht met de donkerste wereld een materieel-bos van koolstof met een laag ontwikkeld wordt bedekt ontwikkeld nanotubes dat bijna op geen licht over zichtbaar en het deel van het infrarode spectrum wijst.
NIST zal de nieuwe ultra-donkere die detector gebruiken, in een nieuw document in Nano Brieven wordt beschreven, * de machtsmetingen van de precisielaser voor geavanceerde technologieën zoals optische mededelingen, laser-based productie, zonne-energieomzetting, en industriële en per satelliet te maken sensoren.
De micrograaf van Colorized van de donkerste wereld een materieel-dun "bos" van fijne koolstof nanotubes - met een laag bedekkend een NIST detector van de lasermacht. Het Beeld toont overdwars een gebied ongeveer 25 micrometers. Krediet: Aric Sanders/NIST
Ooit Geïnspireerd door een document van 2008 door (RPI) Rensselaer Polytechnic Institute op het "donkerste kunstmatige materiaal," ** het team NIST gebruikte een dunne serie van fijne nanotubes als deklaag voor een thermische die detector, een apparaat wordt gebruikt om lasermacht te meten. Een medeauteur bij de Steenachtige Universiteit van de Beek in New York kweekte de nanotubedeklaag. De deklaag absorbeert laserlicht en zet het in hitte om, die in pyroelectric materiaal (lithiumtantalate in dit geval) wordt geregistreerd. De stijging van temperatuur produceert een stroom, die wordt gemeten om het vermogen van de laser te bepalen. Zwarter de deklaag, absorbeert het efficiënter licht in plaats van het wijzen van op het, en nauwkeuriger de metingen.
De nieuwe detector NIST wijst uniform minder dan op 0.1 percent van licht bij golflengten van donkerpaars bij 400 nanometers (nm) aan dichtbij infrared bij 4 micrometers (µm) en minder dan 1 percent van licht in het infrarode spectrum van 4 tot 14 µm. De resultaten zijn gelijkaardig aan die gemeld voor het materiaal van RPI en in een document van 2009 door een Japanse groep. Het werk NIST is uniek in die zin dat nanotubes op pyroelectric materiaal werden gekweekt, terwijl de andere groepen hen op silicium kweekten. De onderzoekers NIST zijn van plan om de gekalibreerde werkende waaier van hun apparaat tot 50 of zelfs 100 micrometersgolflengten uit te breiden, misschien een norm voor de macht van de terahertzstraling verstrekken.
NIST maakte eerder detectordeklagen van een verscheidenheid van materialen, met inbegrip van vlakke nanotubematten. De nieuwe deklaag is een verticaal bos van multiwalled nanotubes, elk minder dan 10 nanometers in diameter en ongeveer 160 micrometers lang. De diepe holten kunnen helpen licht opsluiten, en het willekeurige patroon verspreidt om het even welk weerspiegeld licht in diverse richtingen. Meten van hoeveel licht over een breed spectrum werd weerspiegeld was technisch eisend; het team NIST besteedde honderden uren gebruikend vijf verschillende methodes om de vanishingly lage reflectiecoëfficiënt met adequate precisie te meten. Drie van de vijf methodes hielden vergelijkingen van de nanotube-met een laag bedekte detector aan een gekalibreerde norm in.
De Koolstof nanotubes biedt ideale eigenschappen voor thermische detectordeklagen aan, voor een deel omdat zij efficiënte hitteleiders zijn. Fosforachtige het Nikkel, bijvoorbeeld, wijst op minder licht bij sommige golflengten, maar leidt eveneens geen hitte. De nieuwe koolstof nanotube materialen ook zijn donkerder dan Materialen van de Verwijzing van NIST diverse Standaard voor zwarte die kleur jaren wordt ontwikkeld geleden om instrumenten te kalibreren.
* J. Lehman, A. Sanders, L. Hanssen, B. Wilthan en J. Zeng. 2010. Een Zeer Zwarte Infrarode Detector van Verticaal Gerichte Koolstof Nanotubes en elektrisch-Gebied Poling van Tantalate van het Lithium. Nano Brieven. Gepost online 3 Augustus, 2010.
** Z.P. Yang, L. Ci, J.A. Dienst, S.Y. Lin en P.M. Ajayan. Experimentele observatie van een uiterst donker die materiaal door een nanotubeserie met geringe dichtheid wordt gemaakt. Nano Brieven. Volume 8, Nr 2, 446-451.