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  Le matériau le plus noir synthétisé
 
Le matériau le plus noir synthétisé

Publié le jeudi 7 février 2008. 

Des chercheurs sont parvenus à fabriquer le matériau le plus noir jamais conçu par l’Homme. La structure, à base de nanotubes de carbone, absorbe plus de 99,9% de la lumière visible.

Ces recherches font suite aux travaux théoriques menés par une équipe de l’Imperial College à Londres (Royaume-Uni), qui suggéraient (voir Ref.3) qu’un champ de nanotubes de carbone alignés devraient absorber une grande partie du spectre de la lumière visible.

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Comparaison de différents matériaux noirs.
A gauche : l’étalon standard du NIST, qui a une réflectance de 1,4%. A droite : un échantillon de carbone vitreux. Au centre : le matériau synthétisé par le RPI ; réflectance : 0,045%.
Crédit : Rensselaer Polytechnic Institute

C’est une équipe du Rensselaer Polytechnic Institute (RPI) à New York (Etats-Unis) qui est parvenue à synthétiser ce matériau. Une méthode classique de déposition de vapeur chimique (CVD) permet aux nanotubes de croître sur un substrat, alignés dans la même direction. Les nanotubes sont multi-parois [1], d’un diamètre moyen situé entre 8 et 10 nm, et de longueurs variables. Ainsi alignés, ils forment une nanostructure de faible densité (10 à 20 mg/cm3).

Un tel matériau présente une structure de bandes très dense, et un large panels de gaps, permettant d’absorber de très nombreuses longueurs d’ondes. Les chercheurs ont ainsi mesuré la réflectance totale de ce matériau à 0,045% dans la bande de longueurs d’ondes 450-700 nm, ce qui équivaut à dire qu’il absorbe 99,955% de la lumière visible. Pour comparaison, le graphite (utilisé dans les mines de crayon) ou la peinture noire ordinaire absorbent moins de 95% de la lumière, et le matériau le plus noir conçu avant celui-ci en absorbait environ 99,82%.

Les chercheurs ont postulé dans le Livre des Records. Mais, en dehors de l’exploit, la fabrication de tels matériaux offre des perspectives intéressantes pour de nouvelles technologies. Des cellules thermophotovoltaïques, convertissant l’énergie lumineuse en courant, pourraient intégrer des panneaux solaires avec des rendements jusque là inégalés. Leur utilisation dans des dispositifs infrarouge (détecteurs ou matériel astronomique) permettrait d’obtenir une grande précision sur les images.

Brève proposée par P. Hirel.






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