Nó là một trong những vật liệu đen nhất trên Trái đất, nhưng nó có thể biến đổi ánh sáng thành bất kỳ màu nào bạn muốn. Dễ chế tạo, vật liệu giống tắc kè hoa này một ngày nào đó có thể cung cấp năng lượng mặt trời.
Kỷ lục thế giới về độ đen được giữ bởi một vật liệu làm từ các ống nano carbon, hấp thụ 99,8% ánh sáng khi xếp lớp dày một milimet.
Nhưng một vật liệu nano bao gồm các hình búa nhỏ làm bằng vàng, trong hình trên, đã đạt được độ đen gần như giống nhau và các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng chỉ cần thêm một lượng nhỏ, nó cũng có thể phản chiếu bất kỳ màu nào bạn chọn.
Andrea Fratalocchi của Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah ở Ả Rập Saudi đã lấy cảm hứng từ những con bọ cánh cứng có lớp vỏ mỏng phản chiếu tất cả các bước sóng ánh sáng, khiến chúng có vẻ trắng hơn bất kỳ vật liệu nhân tạo nào.
Fratalocchi tự hỏi liệu hiệu ứng này có thể đảo ngược được không. Ông đã thiết kế một hệ thống lý thuyết liên quan đến một lớp vỏ lõm nhỏ, gắn với một ống dài vô tận được thiết kế để dẫn sóng. Nếu bạn có thể xây dựng một cấu trúc như vậy, ánh sáng sẽ đi vào lớp vỏ và sau đó di chuyển theo chiều dài của ống, không bao giờ được nhìn thấy nữa.
Sau đó, bằng cách sử dụng plasmonics, vật liệu bẻ cong ánh sáng theo các đường khác nhau và có thể làm cho áo khoác tàng hình trở thành một khả năng thực sự, Fratalocchi đã mô phỏng gần đúng thiết kế này bằng các thanh nano vàng.
Với độ dày chỉ một phần trăm milimét, vật liệu này hấp thụ 98,43 phần trăm ánh sáng. Mức độ hấp thụ ánh sáng này có nghĩa là nó có thể được sơn lên các bề mặt khác để chuyển ánh sáng thành nhiệt. Yuri Kivshar của Đại học Quốc gia Úc ở Canberra cho biết vì vàng là một chất dẫn điện tuyệt vời nên nó sẽ truyền nhiệt hiệu quả hơn so với các ống nano carbon.
Nhưng khi một loại thuốc nhuộm đơn giản được thêm vào vật liệu, hành vi của nó thay đổi đáng kể: Thay vì hấp thụ năng lượng ánh sáng và phát ra dưới dạng nhiệt, nó lại phát ra dưới dạng ánh sáng, nhưng ở một tần số duy nhất. Mọi thứ trong quang phổ hình ảnh và hồng ngoại đều được chuyển đổi thành màu của thuốc nhuộm.
Nếu bạn tập trung nhiều ánh sáng mặt trời vào vật liệu để nó vượt quá ngưỡng năng lượng, thì “nó sẽ có thể thu được một phần lớn quang phổ mặt trời và chuyển nó thành một màu duy nhất,” Fratalocchi nói. Điều này có thể cải thiện hiệu quả của các tế bào quang điện, hoạt động tốt hơn với tần số ánh sáng nhất định, ông nói. “Chúng tôi đang tiến hành điều tra theo hướng này.”
Tạp chí tham khảo: thiên nhiên công nghệ nanoDOI: 10.1038/nanano.2015.228
Thông tin hình ảnh (từ trên xuống): “nanhammers” bằng vàng (tín dụng: Jianfeng Huang và Andrea Fratalocchi); Thiết lập thử nghiệm (tín dụng: Changxu Liu và Andrea Fratalocchi)
