利用黑暗的实际用途,研究人员美国国家标准与技术研究所已经开发了一种激光功率探测器,表面覆盖着世界上最黑暗的材料——碳纳米管森林,几乎不反射可见光和部分红外光谱的光。
NIST将使用新的超暗探测器,在《纳米快报》的一篇新论文中描述,为诸如光通信、激光制造、太阳能转换以及工业和卫星传感器等先进技术进行精确的激光功率测量。
2008年伦斯勒理工学院(Rensselaer Polytechnic Institute)发表了一篇题为“有史以来最黑暗的人造材料”的论文,受此启发,NIST团队使用了一个稀疏的细纳米管阵列作为热探测器(用于测量激光功率的设备)的涂层。纽约石溪大学的一位合著者培育了纳米管涂层。该涂层吸收激光并将其转化为热,这在热释电材料(本例中为钽酸锂)中登记。温度升高产生电流,通过测量电流来确定激光的功率。涂层越黑,吸收光线的效率就越高,而不是反射光线,测量结果也就越准确。
NIST新探测器均匀地反射了从400纳米(nm)深紫色到4微米(ìm)近红外波长的不到0.1%的光,以及从4到14 ìm的不到1%的红外光谱的光。研究结果与RPI材料和2009年日本研究小组发表的论文相似。NIST的工作是独特的,因为纳米管是在热释电材料上生长的,而其他小组是在硅上生长的。NIST的研究人员计划将他们的设备的校准操作范围扩大到50甚至100微米波长,从而可能为太赫兹辐射功率提供一个标准。
NIST以前用多种材料制作探测器涂层,包括平面纳米管垫。亚博网站下载这种新的涂层是一个垂直的多壁纳米管森林,每一个直径小于10纳米,长度约160微米。深凹可以帮助捕获光,并且随机的图案使任何反射光在不同的方向扩散。测量在宽光谱中反射了多少光在技术上是有要求的;NIST团队花了数百个小时,使用了五种不同的方法,以足够的精度测量了这种微弱的反射率。五种方法中有三种涉及将纳米管涂层探测器与校准标准进行比较。
碳纳米管为热探测器涂层提供了理想的性能,部分原因是它们是有效的热导体。例如,镍磷在某些波长反射的光更少,但也不传导热量。这种新的碳纳米管材料的颜色也比NIST几年前开发亚博网站下载的用于校准仪器的各种黑色标准参考材料要深。