Một vật liệu vô cùng tối đã được phát hiện, hấp thụ tới 99.996% ánh sáng chiếu vào nó (tối gấp 10 lần so với Vantablack hay bất kì vật liệu nào được phát hiện trước đây)
Vật liệu tối này có ích lợi gì??
- Vật liệu tối không chỉ nghe cho ngầu, nó còn có rất nhiều ứng dụng.
- Ứng dụng phổ biến nhất là dùng trong kính viễn vọng ở ngoài không gian hoặc trên trái đất để phát hiện các ngoại hành tinh. Những kính thiên văn này dựa trên sự phát hiện ánh sáng của các ngôi sao, hành tinh theo thời gian. Khi mà có các hành tinh đi ngang qua kính thiên văn và ngôi sao đang được quan sát, hành tinh đó sẽ che lại ánh sáng của ngôi sao kia và cường độ sáng tương đối mà kính viễn vọng quan sát được sẽ bị giảm xuống. Nếu mà hiện tượng này xảy ra thường xuyên á, thì chúng ta suy luận ra được là có một cái gì đó tối lắm, đen lắm hấp thụ ánh sáng của ngôi sao và chặn ánh sáng lại. Phương pháp này gọi là trắc quan quá cảnh.
- Các kính viễn vọng và máy dò này cần phải cực kì nhạy vì các ngôi sao thường lớn hơn các hành tinh, do đó cường độ sáng giảm xuống rất nhỏ luôn. Do đó, bất kì nguồn sáng nào khác trong không gian (như mặt trời) đều có thể gây nhiễu trong quá trình quan sát và phá hỏng thí nghiệm . Đây là lí do vì sao việc chống nhiễu từ các nguồn sáng khác là một vấn đề lớn trong các thí nghiệm này.
- Các loại kính quang học khác như kính hiển vi cũng bị nhiễu vì hiện tượng rò rỉ ánh sáng, mà cái hiện tượng này, nó sẽ làm cho chất lượng của môi trường quan sát giảm đi, ảnh hưởng tới người thực hành thí nghiệm. Vậy nên một lớp phủ của vật liệu đen này sẽ giảm hiệu ứng của hiện tượng này đi.
- Vật liệu tối này cũng có thể được dùng để đo năng lượng của tia laser ELI5 , bạn phủ một lớp vật liệu trong ống nano, sau đó chiếu tia laser vào ống này trong khoảng thời gian nhất định và đo xem thử ống nano này nóng lên bao nhiêu trong khoảng thời gian đó. Nếu mà các bạn biết được tính chất của ống nano, bạn có thể tìm ra được là tia laser mang bao nhiêu năng lượng. Tôi tin là có các phương pháp khác nhau để đo năng lượng laser , nhưng mà đây là một phương pháp tuyệt vời để xác minh năng lượng của nó . Nhiệt lượng kế thường dùng trong việc đun nóng nước, nhưng mà để đo nhiệt lương trong trường hợp này thì thường dùng các cặp nhiệt điện hơn vì tính hiệu quả và thuận tiện của phương pháp này theo như tôi biết.
Giải thích về cách đo nhiệt lượng của laser.
Về cơ bản, laser được xem là một chùm tia sáng có cường độ mạnh. Năng lượng không tự sinh ra hay tự mất đi, nó chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác, năng lượng của laser cũng vậy. Sau khi đem tia laser chiếu vào vật liệu tối kia, các bạn có thể biết được nhiệt dung riêng của vật liệu, cũng biết được khối lượng của vật liệu, các bạn chỉ cần đo nhiệt độ tăng giảm bao nhiêu là biết được nhiệt lượng trao đổi bao nhiêu theo công thức NHIỆT LƯỢNG = NHIỆT DUNG RIÊNG* KHỐI LƯỢNG * CHÊNH LỆCH NHIỆT ĐỘ.
Nhưng bởi vì có hao phí của môi trường và vật liệu tối này chỉ hấp thụ 99.996% nên nhiệt lượng tính ra không đảm bảo hoàn toàn là năng lượng của laser mà chỉ là một phần lớn thôi.
Vật liệu tối làm những điều phía trên như nào?
Một lần nữa nhắc lại là tôi không phải là chuyên gia đâu, nhưng mà vật liệu đen này có cấu trúc bề mặt như một mớ ống làm từ nano cacbon vậỵ ( Nhưng mà dày hơn và đen hơn nhiều). Khi các photon đi vào bề mặt của vật liệu, chui qua các ống nano cacbon này, mấy cái hạt photon nó bị lạc luôn, bị nhốt trong khu rừng ống cacbon này và rất khó để chúng thoát ra được hay bị phản xạ lại.
Làm sao để tạo ra được vật liệu tối?
Vật liệu tối được tạo ra tình cờ bởi một tai nạn thôi.
Nhóm nghiên cứu đang cố tìm ra các cải tiến để sản xuất ống nano cacbon trên bề mặt kim loại như lá nhôm, loại vật liệu mà dễ bị oxy hoá trong không khí.
Điều này không ổn, vì nhôm lúc nào cũng có một lớp oxy hoá giữa lá nhôm và ống nano
Để giải quyết quá trình oxy hoá, họ mới ngâm mấy lá nhôm trong môi trường nước mặn, sau đó chuyển qua môi trường chân không để ngăn cản lớp oxit mới tạo thành. Kết quả là cấu trúc của các ống nano cacbon lộn xộn một cách lạ thường và khả năng hấp thụ quang điện tử đa hướng cao bất thường (Hấp thụ ánh sáng từ mọi góc độ)
Vật liệu tối này thì khác gì so với Vantablack?
- Vantablack là các ống nano cacbon được xếp theo chiều dọc ( giống như một rừng cây mọc thẳng lên trời vậy) trong khi vật liệu này có cấu trúc các ống nano cacbon hướng ngẫu nhiên.
- Về cơ bản, hai cái này là một thôi á, chỉ có cấu trúc của tụi nó khác nhau thôi.
Điều gì xảy ra với các photon bị nhốt trong vật liệu? Vật liệu sẽ nóng lên rất nhiều chứ?
- Khi các photon nảy xung quanh vật liệu, chúng chuyển đổi năng lượng thành các dạng khác nhau và làm nóng lớp phủ và vật thể được phủ.
- Tuy nhiên, năng lượng đó tồn tại trong một khoảng thời gian ngắn thôi vì các ống nano cacbon này có khả năng toả ra các bức xạ trong quang phổ không nhìn thấy được (phổ biến là hồng ngoại) như một vật đen tiêu chuẩn.
Vật liệu mà tối nhất có bán trên thị trường là gì?
- Black 3.0, hiện đang được gây quỹ, đây chắc là vật liệu đen thương mại hiện có.
- Có ai đó gợi ý về ý tưởng treo các mấy cái ống nano cacbon trong Black 3.0 đấy là một ý tưởng triệu đô .
Vật liệu tối này có ích lợi gì??
- Vật liệu tối không chỉ nghe cho ngầu, nó còn có rất nhiều ứng dụng.
- Ứng dụng phổ biến nhất là dùng trong kính viễn vọng ở ngoài không gian hoặc trên trái đất để phát hiện các ngoại hành tinh. Những kính thiên văn này dựa trên sự phát hiện ánh sáng của các ngôi sao, hành tinh theo thời gian. Khi mà có các hành tinh đi ngang qua kính thiên văn và ngôi sao đang được quan sát, hành tinh đó sẽ che lại ánh sáng của ngôi sao kia và cường độ sáng tương đối mà kính viễn vọng quan sát được sẽ bị giảm xuống. Nếu mà hiện tượng này xảy ra thường xuyên á, thì chúng ta suy luận ra được là có một cái gì đó tối lắm, đen lắm hấp thụ ánh sáng của ngôi sao và chặn ánh sáng lại. Phương pháp này gọi là trắc quan quá cảnh.
- Các kính viễn vọng và máy dò này cần phải cực kì nhạy vì các ngôi sao thường lớn hơn các hành tinh, do đó cường độ sáng giảm xuống rất nhỏ luôn. Do đó, bất kì nguồn sáng nào khác trong không gian (như mặt trời) đều có thể gây nhiễu trong quá trình quan sát và phá hỏng thí nghiệm . Đây là lí do vì sao việc chống nhiễu từ các nguồn sáng khác là một vấn đề lớn trong các thí nghiệm này.
- Các loại kính quang học khác như kính hiển vi cũng bị nhiễu vì hiện tượng rò rỉ ánh sáng, mà cái hiện tượng này, nó sẽ làm cho chất lượng của môi trường quan sát giảm đi, ảnh hưởng tới người thực hành thí nghiệm. Vậy nên một lớp phủ của vật liệu đen này sẽ giảm hiệu ứng của hiện tượng này đi.
- Vật liệu tối này cũng có thể được dùng để đo năng lượng của tia laser ELI5 , bạn phủ một lớp vật liệu trong ống nano, sau đó chiếu tia laser vào ống này trong khoảng thời gian nhất định và đo xem thử ống nano này nóng lên bao nhiêu trong khoảng thời gian đó. Nếu mà các bạn biết được tính chất của ống nano, bạn có thể tìm ra được là tia laser mang bao nhiêu năng lượng. Tôi tin là có các phương pháp khác nhau để đo năng lượng laser , nhưng mà đây là một phương pháp tuyệt vời để xác minh năng lượng của nó . Nhiệt lượng kế thường dùng trong việc đun nóng nước, nhưng mà để đo nhiệt lương trong trường hợp này thì thường dùng các cặp nhiệt điện hơn vì tính hiệu quả và thuận tiện của phương pháp này theo như tôi biết.
Giải thích về cách đo nhiệt lượng của laser.
Về cơ bản, laser được xem là một chùm tia sáng có cường độ mạnh. Năng lượng không tự sinh ra hay tự mất đi, nó chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác, năng lượng của laser cũng vậy. Sau khi đem tia laser chiếu vào vật liệu tối kia, các bạn có thể biết được nhiệt dung riêng của vật liệu, cũng biết được khối lượng của vật liệu, các bạn chỉ cần đo nhiệt độ tăng giảm bao nhiêu là biết được nhiệt lượng trao đổi bao nhiêu theo công thức NHIỆT LƯỢNG = NHIỆT DUNG RIÊNG* KHỐI LƯỢNG * CHÊNH LỆCH NHIỆT ĐỘ.
Nhưng bởi vì có hao phí của môi trường và vật liệu tối này chỉ hấp thụ 99.996% nên nhiệt lượng tính ra không đảm bảo hoàn toàn là năng lượng của laser mà chỉ là một phần lớn thôi.
Vật liệu tối làm những điều phía trên như nào?
Một lần nữa nhắc lại là tôi không phải là chuyên gia đâu, nhưng mà vật liệu đen này có cấu trúc bề mặt như một mớ ống làm từ nano cacbon vậỵ ( Nhưng mà dày hơn và đen hơn nhiều). Khi các photon đi vào bề mặt của vật liệu, chui qua các ống nano cacbon này, mấy cái hạt photon nó bị lạc luôn, bị nhốt trong khu rừng ống cacbon này và rất khó để chúng thoát ra được hay bị phản xạ lại.
Làm sao để tạo ra được vật liệu tối?
Vật liệu tối được tạo ra tình cờ bởi một tai nạn thôi.
Nhóm nghiên cứu đang cố tìm ra các cải tiến để sản xuất ống nano cacbon trên bề mặt kim loại như lá nhôm, loại vật liệu mà dễ bị oxy hoá trong không khí.
Điều này không ổn, vì nhôm lúc nào cũng có một lớp oxy hoá giữa lá nhôm và ống nano
Để giải quyết quá trình oxy hoá, họ mới ngâm mấy lá nhôm trong môi trường nước mặn, sau đó chuyển qua môi trường chân không để ngăn cản lớp oxit mới tạo thành. Kết quả là cấu trúc của các ống nano cacbon lộn xộn một cách lạ thường và khả năng hấp thụ quang điện tử đa hướng cao bất thường (Hấp thụ ánh sáng từ mọi góc độ)
Vật liệu tối này thì khác gì so với Vantablack?
- Vantablack là các ống nano cacbon được xếp theo chiều dọc ( giống như một rừng cây mọc thẳng lên trời vậy) trong khi vật liệu này có cấu trúc các ống nano cacbon hướng ngẫu nhiên.
- Về cơ bản, hai cái này là một thôi á, chỉ có cấu trúc của tụi nó khác nhau thôi.
Điều gì xảy ra với các photon bị nhốt trong vật liệu? Vật liệu sẽ nóng lên rất nhiều chứ?
- Khi các photon nảy xung quanh vật liệu, chúng chuyển đổi năng lượng thành các dạng khác nhau và làm nóng lớp phủ và vật thể được phủ.
- Tuy nhiên, năng lượng đó tồn tại trong một khoảng thời gian ngắn thôi vì các ống nano cacbon này có khả năng toả ra các bức xạ trong quang phổ không nhìn thấy được (phổ biến là hồng ngoại) như một vật đen tiêu chuẩn.
Vật liệu mà tối nhất có bán trên thị trường là gì?
- Black 3.0, hiện đang được gây quỹ, đây chắc là vật liệu đen thương mại hiện có.
- Có ai đó gợi ý về ý tưởng treo các mấy cái ống nano cacbon trong Black 3.0 đấy là một ý tưởng triệu đô .
