Dietmut Strebe
Dietmut Strebe

Ciência busca formular o mais preto dos pretos

Cientistas montam armadilhas das quais a luz não consegue escapar

Natalie Angies, The New York Times

19 de novembro de 2019 | 06h00

GAITHERSBURG, Maryland - Sobre uma bandeja quadrada no balcão do laboratório do National Institute of Standards and Technology (N.I.S.T.) havia dois discos negros, cada um da largura da boca de um copo de papel. Ambos inconfundivelmente pretos, sem, no entanto, parecerem idênticos.

O físico Solomon Woods iria demonstrar a diferença entre os dois e até que ponto o preto pode ser voraz.

“O olho humano é extraordinariamente sensível à luz”, ele disse. Se jogarmos umas dezenas de fótons na frente deles, o olho será capaz de acompanhá-los. E tirou do bolso um ponteiro a laser. “Este ponteiro”, explicou, “produz 100 milhões de fótons por segundo”.

Acendeu o laser e começou lentamente a varrer com seu raio brilhante a superfície da bandeja. Ao atingir o fundo branco, a luz ricocheteou quase sem problemas.

O raio se deslocou na direção do primeiro disco preto, uma fatia de carbono criado em laboratório com mais de dez anos. A luz se ofuscou significativamente, enquanto muitos fótons eram absorvidos pelo pigmento preto, mas o brilho continuou forte.

Em seguida, o dr. Woods arrastou o ponteiro para o segundo disco, e de repente o raio brilhante do laser simplesmente desapareceu. Trilhões de partículas de luz estavam bombardeando o disco preto, e praticamente nenhuma delas piscava de volta.

O segundo disco do N.I.S.T. era um exemplo de uma tecnologia avançada de ultra preto: fileiras fabricadas de minúsculos cilindros de carbono, ou nanotubos, frutos de um trabalho elaborado, e projetados para capturar toda a luz ao seu alcance.

Neste momento, os pesquisadores estão empenhados em criar armadilhas de luz ainda mais eficientes, o que significa fabricando materiais que parecem ainda mais negros, mais achatados, e mais arrancados do vácuo. O ultra-negro do N.I.S.T. absorve pelo menos 99,99% da luz que chega à sua floresta de nanotubos. Mas os cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) anunciaram em setembro a criação de um revestimento de nanotubos de carbono que, segundo afirmam, captura mais do que 99,995% da luz incidente.

“O preto mais preto deveria ser um número constantemente maior”, segundo Brian Wardle, professor de aeronáutica e astronáutica e autor do novo informe. “O pessoal achará outros materiais que são mais pretos do que o nosso”.

Não é uma questão de autoconfiança apenas. Quanto mais confiável for o ultra-preto, mais útil se revelará - nos geradores de energia solar, radiômetros, defletores industriais e telescópios equipados para detectar os mais fracos fluxos de luz quando um planeta distante passa diante da sua estrela.

Os biólogos ultimamente identificaram casos de uma coloração superpreta em aves, aranhas e víboras que vai muito além dos pigmentos comuns baseados na melanina da plumagem de um corvo ou do manto de um gato preto, e competem com nanotubos de carbono criados em laboratório em sua complexidade estrutural e capacidade de conquistar a luz.

Também os artistas atualmente estão experimentando com novos revestimentos de nanotubos de carbono.

Dietmut Strebe, uma artista residente do MIT, colaborou com o dr. Wardle em um projeto que mesclaria o carbono em sua configuração mais potente em termos de absorção, na forma de nanotubos de carbono, com carbono em seu estado mais reflexivo e refrativo, como o diamante.

“Foi a exploração de um princípio de Heráclito”, disse Dietmut. “Os extremos opostos do comportamento do carbono na exposição à luz”.

Um dos maiores desafios foi encontrar um joalheiro disposto a emprestar um diamante suficientemente grande que pudesse ser emplastrado com uma espécie de fuligem high-tech. Finalmente, encontraram um e ele concordou entregar-lhes um diamante de 16,78 quilates de US$ 2 milhões, desde que o processo pudesse ser revertido e o revestimento de nanotubos de carbono pudesse ser retirado sem danificar a pedra.

O segredo do autêntico ultra preto está em criar um material que absorva a luz em todo o espectro eletromagnético - não apenas a luz visível, mas inclusive além da luz ultra-vermelha.

John Lehman, especialista em física aplicada no campus do N.I.S.T. em Boulder, Colorado, disse que é necessária uma fonte de carbono como o grafite e um metal como o ferro que serve como modelo e catalisador. Eles são cozidos juntos em um ambiente sem oxigênio a uma temperatura de cerca de 760° Celsius. À medida que o grafite aquece, ele satura a estrutura em forma de anel do metal e começa a subir formando uma disposição vertical de cilindros vazios, cada um da espessura de cerca de bilionésimos de centímetro - os nanotubos de carbono.

A altura final, a densidade e a distribuição destas árvores de nanotubos do nosso bosque determinará até que ponto o material poderá efetivamente aprisionar fótons e incorporar a sua energia em suas partes constitutivas, e, portanto, eles aparecerão de um preto absolutamente extravagante.

“Começamos com as propriedades intrínsecas do grafite, que já é muito preto”, explicou o dr. Lehman. “Depois fazemos uma série de pequenas cavidades para que a luz que pula ao seu redor penetre no seu interior de modo que os fótons tenham a chance de ser absorvidos pelo grafite”. / TRADUÇÃO DE ANNA CAPOVILLA

Tudo o que sabemos sobre:
ciênciaenergia solar

Encontrou algum erro? Entre em contato

Tendências:

O Estadão deixou de dar suporte ao Internet Explorer 9 ou anterior. Clique aqui e saiba mais.