MITの研究者は、光の99.995%を吸収するカーボンナノチューブを使って、最大11まで黒く変色させた。

カーボンナノチューブには特異な特性があります。既知の物質の中で最も高い強度対重量比を誇るだけでなく、最も多くの光を吸収するため、これまでで最も黒い物質となっています。

米国のMIT（マサチューセッツ工科大学）の2人の研究者は、塩水で洗ったアルミニウムの薄片上に微小なカーボンナノファイバーを成長させることに着手し、このことを発見しました。光吸収を測定したところ、この材料はなんと99.995%の光を吸収することがわかりました。

「私たちの素材は、これまで報告されているどの物質よりも10倍も黒いのですが、最も黒い黒という目標は常に変化し続けています」と、MITの航空宇宙工学教授であるブライアン・ウォードル氏は今週初めに述べた。「誰かがもっと黒い素材を見つけ、最終的にはその背後にあるメカニズムをすべて理解し、究極の黒を適切に設計できるようになるでしょう。」

角度を変えて見ても、黒さの度合いは同じです。現在、この奇妙な物質はニューヨーク証券取引所で美術展の一部として展示されています。200万ドル相当の16.78カラットのイエローダイヤモンドがカーボンナノチューブで覆われています。このすすのような物質は光をほとんど発しないため、ダイヤモンドの隆起や反射面が見えず、宝石は平らな輪郭のように見えます。

この材料には他にも実用的な用途が考えられます。研究者たちは、光学的な目隠しや望遠鏡への応用も期待しています。「非常に黒い材料は光学科学や宇宙科学の分野でも応用できます。もちろん、芸術家たちはルネサンスよりずっと以前から黒に興味を抱いてきました」とウォードル氏は言います。

ウォードル氏と、MITの元ポスドク研究員で現在は上海交通大学の教授である同僚のケハン・クイ氏は、実験で最も黒い物質を作ろうとしていたわけではない。彼らは、アルミニウムのような高導電性材料にカーボンナノチューブを付着させ、その電気伝導率を高める新たな方法を見つけようとしていた。

金属の最上層は空気にさらされると酸化しやすく、導体というより絶縁体に近い状態になります。これを防ぐため、研究者たちはアルミニウムを塩化ナトリウム溶液に浸しました。塩化物イオンが酸化層を溶解し、アルミニウムの導電性を再び高めました。

次に、アルミ箔を無酸素環境下に置いて、カーボンナノチューブと触媒とともに400℃のオーブンで焼成しました。化学蒸着法と呼ばれるプロセスによって、アルミ箔上に炭素堆積物が形成されました。詳細はACS Applied Materials & Interfaces誌に掲載されています。

「カーボンナノチューブを成長させる前は、その黒さに気づきました。そして、成長後は、さらに黒く見えました」と崔氏は語る。「そこで、サンプルの光反射率を測定すべきだと考えたのです。」

研究者たちは、なぜこれほど多くの光を吸収するのか解明できていない。おそらく、材料そのものとその構造に起因しているのだろう。直径約26ナノメートルの炭素繊維が、森の木々のように互いに重なり合っている。この配置が入射光を捕らえ、熱に変換するのかもしれない。

「様々な種類のCNTフォレストは非常に黒いことが知られていますが、なぜこの材料が最も黒いのかというメカニズムの解明は不十分です。さらなる研究が必要です」とウォードル氏は述べた。®

追加更新

この記事は出版後に改訂され、この材料はMITが当初述べた99.96パーセントではなく、入射光の99.995パーセントを吸収することを明確にしました。