Washington, 12 marzo 2024 – A volte, per vedere chiaramente è necessario il nero completo. Per l'astronomia e l'ottica di precisione, i dispositivi con rivestimento nero possono ridurre la luce diffusa, migliorando le immagini e potenziando le prestazioni. Per i telescopi e i sistemi ottici più avanzati, ogni piccolo dettaglio è importante, quindi i produttori cercano il nero più nero per coprirli.
Nella rivista Vacuum Science and Technology A, pubblicata da AIP Publishing, i ricercatori dell’Università di Scienza e Tecnologia di Shanghai e dell’Accademia cinese delle scienze hanno sviluppato un rivestimento nero ultrasottile per la lega di magnesio di grado aerospaziale. Il suo rivestimento assorbe il 99,3% della luce pur essendo abbastanza resistente da sopravvivere in condizioni estreme.
Per i telescopi che operano nel vuoto dello spazio o per le apparecchiature ottiche in ambienti difficili, i rivestimenti esistenti sono spesso inadeguati.
“I rivestimenti neri esistenti come i nanotubi di carbonio allineati verticalmente o il silicio nero sono limitati dalla fragilità”, ha affermato l'autore Yunzhen Cao. “È anche difficile per molti altri metodi di rivestimento applicare rivestimenti all'interno di un tubo o ad altre strutture complesse. Questo è importante per la loro applicazione nei dispositivi ottici perché spesso hanno una curvatura ampia o forme complesse.”
Per risolvere questi problemi, i ricercatori si sono rivolti alla deposizione di strati atomici (ALD). Utilizzando la tecnologia di produzione basata sul vuoto, il bersaglio viene posizionato in una camera a vuoto ed esposto in serie a determinati tipi di gas, che aderiscono alla superficie dell'oggetto in strati sottili.
“Un grande vantaggio del metodo ALD è la sua eccellente capacità di copertura a gradini, il che significa che possiamo ottenere una copertura uniforme della pellicola su superfici molto complesse, come cilindri, colonne e trincee”, ha affermato Cao.
Per realizzare il rivestimento ultra nero, il team ha utilizzato strati alternati di carburo di titanio rivestito di alluminio (TiAlC) e nitruro di silicio (SiO2). I due materiali lavorano insieme per evitare che quasi tutta la luce si rifletta sulla superficie verniciata.
“TiAlC è servito come strato assorbente e SiO2 è stato utilizzato per creare la struttura antiriflesso”, ha affermato Cao. “Di conseguenza, quasi tutta la luce incidente viene intrappolata nella pellicola multistrato, ottenendo un efficace assorbimento della luce.”
Nei test, il team ha riscontrato un assorbimento medio del 99,3% su un’ampia gamma di lunghezze d’onda della luce, dalla luce viola a 400 nanometri alla luce del vicino infrarosso a 1.000 nanometri. Utilizzando uno speciale strato barriera, hanno applicato il rivestimento alla lega di magnesio, che viene spesso utilizzata nelle applicazioni aerospaziali ma si corrode facilmente.
“Inoltre, la pellicola mostra un'eccezionale stabilità in ambienti avversi ed è abbastanza resistente da resistere all'attrito, al calore, alle condizioni umide e agli sbalzi di temperatura estremi”, ha affermato Cao.
Gli autori sperano che il loro rivestimento possa essere utilizzato per migliorare i telescopi spaziali e gli strumenti ottici che operano in condizioni estreme e stanno lavorando per migliorare le loro prestazioni.
“Ora che la pellicola è in grado di assorbire più del 99,3% della luce visibile in entrata, speriamo di espandere ulteriormente l'ambito dell'assorbimento della luce per includere le regioni dell'ultravioletto e dell'infrarosso”, ha affermato Cao.
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