Команда ученых из Великобритании порадовала новым научным открытием, представив широкой публике новейший вид материи. До недавнего времени такая разновидность черного оттенка никому не была известна.
Обнаруженное вещество носит название vantablack и, по мнению британских первооткрывателей, может раз и навсегда поменять представление людей о Вселенной.
Самый черный материал поглощает 99,965% видимого света, микроволн и радиоволн
Ультрачерный материал имеет способность успешно поглощать 99, 96% света, причем в данном случае речь идет, только об излучении, различимом для человеческого взгляда. Исследованиями оригинального научного феномена занялись ученые из Великобритании под руководством Бена Дженсона.
По словам одного из исследователей, материал составлен из совокупности углеродных нанотрубок. Такое явление можно уверенно сравнить с человеческим волосом, рассеченным на 8-10 тысяч слоев – один такой слой представляет собой размеры углеродной нанотрубки. Общий состав можно представить в виде заросшего травой поля, где попавшая частица света начинает уверенно отскакивать от одной травинки к другой. Эти своеобразные «травинки» максимально поглощают световые частицы, отражая лишь малую световую долю.
Секрет Vantablack - вертикально ориентированные нанотрубки
Технологию создания такого рода трубок нельзя назвать новаторской, однако, Бену Дженсону и его соратникам только сейчас удалось найти достойные способы ее применения. Ими был изобретен способ соединения углеродных нанотрубок с материалами, используемыми в современных телескопах и спутниках. Примером такого материала можно назвать алюминиевую фольгу. Данный факт означает, что фотоснимки Земного шара и Вселенной из космоса вполне можно будет сделать более четкими.
«Присутствие рассеянного света внутри телескопа способствует увеличению шумов, в результате чего резких снимков не получается, - поясняет Бен Дженсон. – Используя новые материалы для покрытия внутренних перегородок телескопа, а также пластин диафрагмы, рассеянный свет уменьшается, и изображение получается гораздо четче».
Если учитывать законы физики, создание материала, который поглощает 100% света, практически невозможно. Уже только поэтому изобретение Дженсона сегодня можно назвать прорывом на грани фантастики.
Новой разновидностью материала уже заинтересовались американские военные. Ведь его можно применять в «Стеллс»-технологиях, чтобы снижать заметность самолетов для радаров или создавать фотографии во время специальных разведывательных миссий. Кроме того, ученые уверены, что со временем откроются еще больше возможностей для использования vantablack.
Сочетания черного цвета – царственные, выразительные. Тон уникально преображает любой оттенок, но лучше с ним смотрятся чистые, яркие краски.
Черный цвет в физическом понятие – отсутствие какой-либо световой волны. Его можно охарактеризовать как «ничто» и все, что будут на его фоне станет более привлекательным, насыщенным, воодушевляющим. Этот тон – идеальный контраст для любого оттенка, предмета, и даже почти белые или невзрачные краски заиграют рядом с ним новыми гранями. Как и белый, черный самый распространенный оттенок в обиходе. Однако у него есть дополнительные преимущества: не маркость, он бесконечно актуальный, способен создавать объем. Грациозный и «тихий» он доступен всем слоям общества.
И конечно же он играет не маловажную роль в культуре: читайте .
А до сих пор ведутся дискуссии.
Оттенки черного цвета
Несмотря на то, что черный цвет самый темный из всех существующих у него тоже есть оттенки, правда они все-таки будут отличаться от абсолютно выраженного цвета. Это значит, что в преимущественном отсутствие световой волны, есть примесь. Это может быть синий, тогда тон будет называться иссиня-черный, фиолетовый – фиолетово-черный. Если есть комплексное загрязнение, то оттенок будет черно-серым, с возможными коричневыми, зелеными подтонами. Ниже представлены оттенки черного в палитре Pantone для текстиля.
Черный цвет сочетается в палитре
Лунная дорожка
Ночь – стихия этого цвета. На его фоне все огоньки, блики смотрятся волшебно. Оттенки приобретают новый смысл, и нет ничего романтичнее лунной дорожки на глади океана, которая завет в неведомые дали восхитительной сказки. Волна под вспышкой имеет множество красок от почти белых до практически черных. Палитра состоит из бело-зеленого, бледно-зеленого, сине-зеленого, берлинской лазури, кобальта, темно-черного.
Маленькая пантера
Черные коты считаются животными, приносящими несчастье, однако, посмотрите на это глубокий черно-фиолетовый, лоснящийся тон! Он исполнен грацией, торжеством. На его фоне бледный бежевый оттенок глаз смотрится желтым, загадочным. Пурпурный фон помогает композиции достичь наибольшей выразительности. В цветовой гамме участвуют светлый желто-бежевый, ярко-пурпурный, виноградный, фиолетово-синий, темно-коричневый, черный.
Черные шипы
Сочетание красного и черного несет в себе тревожный мотив, мы представляем ночь, кровь, ужас, силу и мощь неведомого демона. Оно отталкивает и манит. Именно это чувство запечатлено в сюжете роза и старые шипы зачахшего растения, где капля, как слеза нечаянной боли. В цветовой выражение можно описать так: светло-красный, алый, красно-оранжевый, старое дерево, шоколадный, черный.
Сельские дары
Свойство этого цвета, как усилителя всех оттенков и создания максимально выгодного контраста было давно известно художникам. На его фоне писались не только портреты, но и натюрморты. Тон усиливает игру светотени, помогая текстуре стать более реалистичной, чем мы можем увидеть ее на самом деле, а общая композиция наполняется смыслом, вложенным создателем. Палитра включает в себя бело-зеленый, желто-зеленый, травянистый, верблюжий, темно-коричневый, черный.
Сочетание черного с другими цветами
Черный, как сочетается с любым цветом, но можно выделить наиболее перспективные, сочные и привлекательные направления. Основными будет световой и тепловой, так как тон предельно-темный и предельно холодный. Мы рассматриваем пары с темно-черным тоном, однако с менее резким оттенком сочетания могут быть другими. Пастельные оттенки составят с ним самые выразительные, кричащие палитры, в то время как насыщенные цвета наполнятся внутренним светом.
Образуя скандальную пару. Нежность розового и сила пустоты противоречат друг другу, разбегаясь по разным полюсам, наделяя композицию повышенной эмоциональностью. Эта пара стала символом движения Эмо: склонных к истерике и суициду подростков. Если же внести в розовый описываемый тон в качестве поддерживающего элемента, то эстетика комбинации вырастет. Рассмотрите сочетание с бело-розовым, сакурой, лиловым, Барби, фуксией.
Сочетание черного и красного – сильная и тревожная пара. Красный, как живой, теплый тон на фоне холодной, безжизненной тьмы выглядит зажжённым огнем, освещающим пустоту. Ощущение напряжения увеличивается с «угасанием» красного: с более темными темно-красными, бордовыми оттенками, но чем холоднее тон (с примесью пурпура: рубиновый, винный) второго, тем ближе композиция к духовному равновесию. Палитра составлена из алого, кардинала, рубинового, красной земли, винного.
Сочетание цветов: черный и оранжевый — наполнено решимостью. Хоть оранжевый столь же теплый, что и красный, и в сочетании с основным цветом поддерживает те же самые контрасты, его влияние скорее позитивно, чем зловеще. Возможно это связано с тем, что оранжевый не затемняется черным и он не может его поглотить, как преобразование в бордовый. Самые темные оранжевые тона равны средне затемненным красным, но содержания черного в них минимально. Поэтому оранжевый «огонь» весело горит во тьме, символизируя Хэллоуин. Для вас самые удачные пары с светло-персиковым, оранжево-коралловым, ярко-оранжевым, огненным, красно-оранжевым.
Как сочетать черный с желтым, золотым – опасное или шикарное. Насыщенные желтые оттенки рядом с описываемым тоном создают кричащую пару, которая в природе говорит об опасности ядовитого животного или насекомого. Яркое, броское сочетание, где бы оно не было, выглядит вызывающе, грациозно. Однако, золотой блек для черного милее. Это уже не опасность, а привлечение взоров шикарным луком. Черно-золотой – это всегда шик, роскошь, богема — мощный инструмент для создания атмосферы. Цветовая гамма состоит из бледного золота, медового, кукурузного, желтого золота, яркого золота.
Сочетание черного с теплым зеленым – броское, экзотичное. В природе это могут быть тропические насекомые или рептилии. Композиция немного спокойней предыдущей, так как сам по себе зеленый более темный и менее яркий, чем желтый, но все же, сохраняется выраженный тепловой контраст, а с затемнением цвета пары, снижается «ядовитость» в сторону мягкого равновесия. Рассмотрите композиции с фисташковым, желто-зеленым, мхом, хвойным, темно-зеленым.
Черный с холодным зеленым: сочетание пронзительное. Ледяной зеленый, особенно сильно и средне светлый создают яркий световой контраст, а холодная направленность цветов заставляет замирать. Это как мерцание в темноте, на глубине: манящее, далекое. Более насыщенные тона набираются дополнительной сочности. Чем они темнее, тем менее бросается в глаза контраст. Палитра включает в себя цвет воды, ментоловый, мятный, патина, малахитовый.
Черный и синий, голубой сочетаются в холодную глубину космоса или морских недр. Глубой на фоне тьмы выглядит звездочкой, сгущаясь до синего преображается в сумерки. Такие сочетания способны заставить остановиться и подумать о вечном. Чем темнее синий, тем больше его поглощает черный, они гармонично сплетаются, создавая дополнительные иссиня-черные оттенки. Для примера, комбинации с аквамарином, голубым, королевским синим, берлинской лазурью, сапфировым.
Насколько глубоким может быть черный цвет? Давайте проверим. Британской компанией было создано вещество, которое является самым черным материалом в мире и называется оно - вантаблэк. До этого времени такая разновидность никому не была известна. Это изобретение раз и навсегда поменяло представление людей о нашей Вселенной. Что это за материал? Какими он обладает свойствами? Где его можно использовать? Об этом загадочном и уникальном изобретении и пойдет речь в статье.
История открытия
Попытки создания абсолютного предпринимались учеными со всего мира неоднократно. Впервые такой материал был представлен на суд публике в 2008 году. Он отражал 0,045 волн светового спектра. В июле 2014 года ученые из Великобритании представили самый черный материал на свете - вантаблэк, показатели светоотражения которого составили - 0,036.
Состав
Новооткрытое вещество способно поглощать 99,9 % света, радиоволн и микроволн. Исследованиями свойств и характеристик вантаблэка занимались ученые из Великобритании под руководством Дженсона Бена.
Вантаблэк создан из совокупности Что это значит? Если человеческий волос расчленить на 10 тысяч слоев - один из них и представляет собой размер одной такой нанотрубки углерода. Общий состав вещества можно представить в виде заросшего травой поля, попавшая частичка света отскакивает от одной травинки к другой. Эти травинки поглощают свет, отражая лишь малую его часть.
Технология создания таких трубок не новая, но Дженсону и его команде удалось найти новаторские способы их применения. Они изобрели способ соединения их с материалами, которые используют в современных спутниках и телескопах. Самым распространенным в быту подобным материалом является алюминиевая фольга.
Использование вантаблэка в телескопах и спутниках поможет сделать снимки Вселенной и земного шара более четкими, чем они были раньше. Дело в том, что внутри устройства присутствует рассеянный свет, что приводит к увеличению шумов, в результате чего снимки не получаются четкими. Использование самого черного материала внутри телескопа для покрытия перегородок и пластин диафрагмы, приведет к уменьшению рассеивания света. Это улучшит качество космических снимков.
С точки зрения физической науки, создать материал, который может поглощать 100 % света, невозможно. Следовательно, изобретение вантаблэка (самый черный материал на планете) можно смело назвать прорывом в науке на грани фантастики.
Процесс создания
Разработчики не разглашают подробную информацию о процессе создания самого черного материала. Известно только то, что для основы были взяты нанотрубки, которые выращивают при температуре боле 430 ºС в специальной камере-лаборатории. Материал состоит из миллиона таких фрагментов, толщина которых 20 нанометров (в 1 см 2 вантаблэка содержится около 1 миллиарда нанотрубок). Свет, попадая между трубок, отражается между ними и не имеет возможности выйти наружу, что создает эффект абсолютной черноты. Такой же процесс можно наблюдать, если представить, что прогуливаешься по лесу, в котором высота деревьев 3-4 км. В таком месте нижние ярусы не будут видеть солнечного света никогда.
Были проведены опыты с новым самым черным материалом на свете. На поверхность воды опускали алюминиевый диск, который не тонул, и оставался абсолютно сухим, когда его вытаскивали из жидкости. Это объясняется тем, что у материала низкая энергия поверхности. Это позволяет ему держаться на поверхности.
Характеристики
Итак, какой самый черный материал, существующий в настоящее время в мире? Конечно, это вантаблэк. В настоящее время учеными были усовершенствованы свойства этого материала. Новое вещество назвали вантаблэк 2. Коэффициент его светоотражения пока определить невозможно, так как не существует еще таких приборов, но он близок к нулю.
Специалисты наглядно продемонстрировали оптические свойства вещества. Эта субстанция с необычным покрытием создает иллюзию бездонной пустоты. Свет, попадая в область черного тела вещества, пропадает с поля зрения. Ученые объясняют это явления тем, что рассеивание фотонов света происходит между бесчисленными нанотрубками, частицы света отражаются неимоверное количество раз и постепенно поглощаются элементами материала.
Уникальные особенности
Уникальными особенностями самого черного материала является то, что кроме светового спектра, поглощаются ультрафиолетовые, инфракрасные и электромагнитные волны.
Но на этом уникальность его не заканчивается, он обладает следующими показателями и характеристиками:
Реакция человеческого глаза на материал
Интересной для ученых оказалась и реакция человеческого глаза на самый черный материал на земле. Благодаря тому, что практически отсутствует отраженный свет, мозг воспринимает это не как черный предмет, а как провал в черную дыру или бездну, как двухмерную черноту. Как это понимать? Человек, который смотрит на вантаблэк, не воспринимает его как нечто материальное. Его мозг сообщает, что это какой-то провал или дыра.
Этот эффект материала заинтересовал ученых, но больше всего это вызвало интерес у художников и скульпторов, которые заявили, что это вещество будет очень эффектно смотреться при изображении космоса.
Возможные сферы применения
вантаблэк и вантаблэк 2 - это уникальные вещества, аналогов которым нет в мире. Они рассматриваются как перспективный материал, который можно применять во многих сферах деятельности человека.
Вместо заключения
Конечно, это не весь спектр всевозможных областей применения вантаблэка. Его свойства продолжают изучать ученые. Однако, уже сейчас можно уверенно сказать, что это прорыв в науке фантастического масштаба, который навсегда изменит наше представление о Земле и космосе.
Этот материал - тот самый Vantablack 2, который не поддаётся измерению спектрометром
Еще два года назад компания Surrey NanoSystems создала из нанотрубок самый черный материал на Земле, который получил название Vantablack (Vertically Aligned NanoTube Arrays). У этого материала был зафиксирован самый низкий коэффициент отражения среди всех прочих известных темных материалов - всего 0,036%. Для демонстрации свойств Vantablack его создатели сняли ролик с лазерной указкой. Пятно света, которое проходит по поверхности этого материала, просто пропадает. Все это похоже на черную дыру в миниатюре.
Уже в этом году специалисты той же компании представили новую версию Vantablack, Vantablack 2 . Его коэффициент отражения пока не сообщается - просто потому, что чувствительность современных спектрометров слишком мала. В итоге коэффициент отражения остается неизвестным - нулю он не равен, это невозможно, но стремится к нему.
Такой материал может быть просто подарком для военных - ведь он поглощает свет, ультрафиолет, инфракрасное излучение. Военные при помощи Vantablack 2 могут создавать «теплозащитный камуфляж» для маскировки своей техники. Также его можно использовать в науке и технике - в частности, для калибровки оптического оборудования, предотвращения рассеивания света в телескопах, улучшения ИК-камер, работающих на Земле и в космосе. Также материал может применяться в системах тепловой защиты и в качестве покрытия миниатюрных узлов и элементов различных микроэлектромеханических устройств. Наверное, какие-то аксессуары, покрытые таким материалом, будут популярны и среди богатых людей. Материал, не отражающий свет - это ведь может стать последним писком моды! Интересно, что учёным, создавшим Vantablack, запрещено разговаривать с журналистами на тему потенциального военного применения их материала, и цену на него они также отказались озвучить, ограничившись фразой «он очень дорогой». Ранее интерес к материалу высказывал скульптор Аниш Капур.
Пример скульптуры, изготовленной с использованием Vantablack. Выглядит очень необычно
Он же стал первым представителем мира искусства, получившего право использовать такой материал. При этом Капур получил эксклюзивное право на использование Vantablack 2, чему не слишком рады коллеги скульптора. Сейчас Vantablack уже используется в искусстве. В частности, этим материалом собираются покрывать даже толстовки. Хотя, судя по тому, что говорят о цене Vantablack 2 его создатели, такая одежда будет не просто дорогой, а очень дорогой. Да и условия ее ношения пока неясны. Не смоет ли сверх-дорогое покрытие обычным дождем, например?
Покрытие Vantablack 2 на алюминии
Интересно, что разработчики не сообщают подробную информацию о процессе создания Vantablack 2, известно только, что в качестве основы используются нанотрубки, выращиваемые при температуре 430ºC в камере Chemical Vapour Deposition. Материал составляется из миллионов таких нанотрубок толщиной около 20 нанометров. Это в 3500 раз меньше, чем диаметр волоса человека - от 14 до 50 микрон. По оценкам специалистов, 1 см2 поверхности, покрытой Vantablack 2, содержит около миллиарда нанотрубок. Эффект абсолютной черноты создается благодаря тому, что свет попадает между трубок, отражается между ними и не может выйти наружу. Для понимания ситуации ученые предлагают представить ситуацию, когда вы прогуливаетесь по лесу, где высота деревьев составляет не 10-20 метров а 3 км и больше. Нижние ярусы такого леса солнечных лучей видеть не будут вовсе.
Сейчас разработчики представили новое видео с участием своего материала. Видео необычное, поскольку здесь по поверхности воды плавает алюминиевый диск. Да, мы привыкли, что вещи плотнее воды тонут, но здесь все по-другому. Surrey Nanosystems демонстрируют экстремальную гидрофобность Vantablack 2. Диск без проблем плавает на поверхности воды, а когда его вынимают, он остается полностью сухим. Такое свойство материала объясняется тем, что у него чрезвычайно низкая энергия поверхности. В комплексе с большой поверхностью диска это помогает ему держаться на воде.
Вот и само видео:
Стоит отметить еще и то, что если человек смотрит на Vantablack 2, он не воспринимает предмет с таким покрытием, как нечто материальное. Вместо этого мозг говорит нам о том, что это провал в черноту, ничто.
Но все же это не абсолютно черное тело, как и говорилось выше, хотя степень поглощения материалом электромагнитного излучения определенных видов и стремится к 100%. Абсолютно чёрное тело - физическое тело, которое при любой температуре поглощает всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах. Таким образом, для абсолютно чёрного тела поглощательная способность (отношение поглощённой энергии к энергии падающего излучения) равна 1 при излучениях всех частот, направлений распространения и поляризаций. Несмотря на название, абсолютно чёрное тело само может испускать электромагнитное излучение любой частоты и визуально иметь цвет. Спектр излучения абсолютно чёрного тела определяется только его температурой.
Направьте луч света на какую-нибудь вещь: на ее поверхности вы увидите световое пятно. Направьте луч света на материал под названием Vantablack (Вантаблэк) – и вы ничего не увидите.
Vantablack – революционный материал, представленный учеными из британской компании Surrey Nanosystems. Он обладает коэффициентом поглощения света в 99,965%. Это означает, что всего лишь 0,035% подающих на поверхность фотонов будут отражаться обратно.
В основе материала лежат структуры из углерода – огромное количество нанотрубок, которые насаживаются на алюминиевую поверхность. Падающие на поверхность материала фотоны «теряются» между нанотрубками и не отражаются обратно. Углеродные нанотрубки изготавливаются при температуре в 430 С°, и на одном квадратном сантиметре материала находится несколько миллиардов углеродных структур.
Схематическое изображение углеродной нанотрубки
Диаметр каждой трубки в 3500 раз тоньше диаметра человеческого волоса. Стоимость создания высокотехнологичного материала не раскрывается.
Но Vantablack, удививший мир в 2014 году, не является самым черным материалом в мире. Его опередил недавно представленный материал Vantacblack 2. Правда, узнать, насколько именно, вторая версия материала опережает первую в способности поглощать свет невозможно, так как современные приборы просто не обладают достаточной чувствительностью, чтобы зафиксировать отражение света – настолько оно мало. Можно сказать, что коэффициент отражения Vantablack 2 стремится к нулю.
К сожалению, ученые не раскрывают всех подробностей по изготовлению самого черного материала в мире – из-за своей способности поглощать электромагнитное излучение в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазоне данная технология рассматривается военными в качестве маскировки для военной техники, поэтому на разглашение подробных спецификаций наложен строгий запрет.
Особый интерес представляет то, как Vantablack воспринимается человеческим глазом. Мы видим такой материал не как трехмерный объект, а как некий двумерный провал в пространстве, «черную дыру», тьму.
Черный круг в руках ученого — не творение графического редактора, а реальный материал
Если рассматривать фотографии с человеком, держащим в руках Vantablack, то кажется, будто какой-то шутник залил определенную область картинки абсолютно черной краской – просто не укладывается в голове, что материал может быть настолько темным.
