Глаза мотыльков вдохновили физиков на создание светопоглощающего графена

Москва. 1 марта. INTERFAX.RU - Ученые из Университета Суррея создали сверхтонкую пленку, которая способна поглощать до 99 процентов падающего на нее излучения, от инфракрасных до ультрафиолетовых волн. Такой материал способен улавливать очень тусклый и свет и использоваться в оптических сенсорах, пишет сайт N+1 со ссылкой на журнал Science Advances.

Для получения пленки ученые скомбинировали два подхода. Во-первых, в качестве основного материала они взяли графен, который поглощает свет в очень широком диапазоне волн, от видимого света до ультрафиолета. Во-вторых, исследователи воспользовались аморфными наноструктурами, внутри которых «теряется» значительное количество излучения определенной длины волны.

Объединив оба материала, ученые получили тонкую пленку толщиной в 15 нанометров, которая абсорбирует до 99 процентов оптических волн. Исследователи утверждают, что принцип работы пленки они позаимствовали у мотыльков, чьи глаза способны очень хорошо видеть в темноте.

В ходе исследования ученые выращивали аморфные наноструктуры из титана на специальной кремниевой подложке, которая состояла из "пикселей" — квадратных участков с металлической поверхностью и нагревающим элементом. На слой титана наносили слой графена. Идея ученых состояла в том, что верхний слой графена будет "ловить" световые волны, а нерегулярные структуры под ним удерживать электромагнитное излучение.

Для проверки, как хорошо полученный материал поглощает свет, его нагревали до температуры в 200 градусов Цельсия, в результате чего наноструктуры начинали испускать тепло. Согласно закону излучения Кирхгофа, тепловое излучение при этом соответствует излучению тела с определенной способностью к поглощению. Для измерения теплоотдачи ученые использовали тепловизионную камеру. Результаты показали, что материал способен поглощать до 99 процентов падающего на него излучения, от инфракрасной до ультрафиолетовой длин волн.

В 2014 году компания Surrey NanoSystems разработала материал, названный Vantablack, который поглощает до 99,96 процентов падающего излучения, включая радиоволны. Вещество состоит из вертикальных нанотрубок, в которых "теряются" фотоны, почти не отражаясь обратно и превращаясь в тепло.