החומר השחור ביותר בעולם

מדענים רתמו את עקרונות הננוטכנולגיה כדי ללכוד את האור בתוך יער צפוף של צינוריות פחמן זעירות – והתוצאה שחורה משחור

מצע שאליו הוצמדו צינורות-ננו פחמניים אנכיים
מצע שאליו הוצמדו צינורות-ננו פחמניים אנכיים

רובנו יודעים ששחור הוא לא באמת צבע. חומר שחור, או "צבע" שחור שאנו קונים בחנות, הוא למעשה חומר הבולע את רוב האור הנופל עליו. ה"שחור האידיאלי" הוא אפוא חומר הבולע את כל האור שפוגע בו.

בפועל לא קיים חומר כזה, תמיד מוחזר חלק מן האור. אחוז האור המוחזר תלוי לא רק בסוג החומר אלא גם במרקם שלו. חומר מחוספס מחזיר פחות אור מחומר חלק: ככל שהחומר מחוספס ונקבובי יותר, כך אחוז האור המוחזר קטן. הדבר נובע מכך שאור המוחזר בפעם הראשונה פוגע שוב ושוב בחומר השחור הנקבובי ולכן הסיכוי שבסופו של דבר יוחזר לכיוון עינינו קטן.

פיזיקאים מן המכון הפוליטכני רנסליר שבארה"ב הצליחו לשבור את השיא ויצרו חומר המחזיר רק 0.045% מן האור הפוגע בו, פי שלושה פחות מן החומר השחור ביותר שהיה ידוע עד כה. סוד הצלחתם של הפיזיקאים הוא שימוש במצע שאליו הוצמדו צינורות-ננו פחמניים אנכיים (ראו תמונה למעלה), פוטון של אור שנקלע ל"יער" הצינוריות כמעט שלא יכול לצאת ממנו. צינורות-ננו פחמניות הן צורה נקייה של פחמן שהתגלתה בשנים האחרונות (ראו איור מימין). השימוש בפחמן מאפשר לקבל חומר קל מאוד, צפיפות המשטח היא רק 0.01-0.02 גרם לסמ"ק.

הדיסקה האמצעית מצופה בחומר החדש. משמאל ומימין חומרים שחורים אחרים הנראים אפורים בהשוואה אליה: משמאל, החומר המשמש היום כתקן לחומר שחור, ומימין פחמן
הדיסקה האמצעית מצופה בחומר החדש. משמאל ומימין חומרים שחורים אחרים הנראים אפורים בהשוואה אליה: משמאל, החומר המשמש היום כתקן לחומר שחור, ומימין פחמן

בין השימושים לחומר החדש: הגדרה מחדש של השחור לצלמים. היום מגדיר מכון התקנים האמריקאי את השחור כחומר שאחוז ההחזרה שלו הוא 1.5%. החומר עשוי לשמש גם לגלאים אסטרונומיים שבהם מעוניינים לבלוע אור מפוזר ובתאים פוטו-אלקטריים שהופכים את אור השמש לחשמל.

לקריאה נוספת

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

17 תגובות

  1. ל -א בן-נר
    עדיין צפיה במסך מכל סוג לא תיתן את השחור הטהור מתוך המסך . כי יהיו החזרים של האור היוצאים מהמסך לקירות החדר וחזרה שוב למסך דבר שמקטין את עוצמת השחוריות של המסך ולכן צריך לכסות את קירות החדר בצבע בולע אור כדי לנטרל אור חזרה למסך
    וגם ללבוש בגדים בולעי אור בזמן הצפיה . ואז אנו הופכים להיות כאישון בתוך העין .

  2. אני מנסה לשתף את הדף הזה בפייסבוק אבל אני רואה שאין תמונה ואין קצת טקסט תקציר מתחת לכותרת…הגיע הזמן שתקחו את האתר הזה למאה ה 21

  3. עוד שימוש לצבע השחור:
    מכונית שתיצבע בצבע זה – לא ניתן יהיה למדוד את מהירותה ע"י מכשיר הממל"ז

  4. כל חומר בטבע, ככל הידוע לנו וכן באופן תאורתי, בולע קרינה אלקטרומגנטית. כך מקובל היום לחשוב.

    ועכשיו, קבלו חידה שהיא ניסוי מחשבתי.
    מולקולת הכלורופיל, נניח, בולעת אור באורך גל מסויים, נקרא לו X, ופולטת אור באורך גל אחר, נקרא לו Y.
    אם ניקח מולקולת כלורופיל אחת ונקרין עליה אור באורך גל Y – איזה צל היא תעשה?

    בברכת שבת שלום,
    עמי בכר

  5. איש הקש:
    גם לאויר יש מקדם שבירה (נמוך אמנם) בהיותו תווך (חומר) המאפשר מעבר קרניים אלקטרומגנטיות. כל ההבדל מבחינה זו בין האויר לאוקיינוס הוא בצפיפות החומר. כך אני סבור לפחות, שאם באיזור היפותטי באוקיינוס יהיו מים צלולים כמו בכוס מים לשתיה, עדיין לא תוכל לראות את הקרקעית מכיוון שבמהלך מעבר הקרניים בתווך כלשהו, הן נבלעות ונפלטות שוב ושוב, אבל בדרך זו מוסרות חלק מהאנרגיה לחומר דרכו הן עוברות בצורה של חום כך שלבסוף, מעומקי הקרקעית לא יהיו קרניים שיחזרו.

  6. זו רק השערה:
    חומר שמחזיר? זו בטח מראה
    חומר שקוף? זה חומר שמאפשר מעבר של הקרניים דרכו, ככך שהקרן נשברת פחות כך החומר נחשב ליותר שקוף (מקדם שבירה נמוך).

    ואכשיו אני שואל את עצמי: אם האוקינוס היה עשוי מנוזל צלול ללא מקדם שבירה כלל, האם הייתי יכול לראות את הקרקעית?

  7. אתה השאלה הראשונה שאלתי כדי להבין אם מדובר בספקטרום בליעה של גוף שחור.

  8. למיקי, חומר שקוף בולע פוטון ומייד פולט פוטון חדש שנבלע באטום הבא כך הפוטון מתקדם עד שיוצא מהחומר השקוף, לכן, האור נע במהירות קטנה יותר בחומר הזה (הזמן מהבליעה לפליטה).

  9. קצת לא קשור אבל…
    אז יש חומר שבולע את רוב האור הנופל עליו, יש חומר שמחזיר את רוב האור הנופל עליו, איך "עובד" חומר שקוף?

  10. קצת לא קשור אבל…
    אז יש חומר שבולע את רוב האור הנופל עליו, יש חומר שמחזיר את רוב האור הנופל עליו, איך "עובד" חומר שקוף?

  11. כתוספת ל-3
    כסה גם את המסך בשמיכה עבה ואז לא תראה בכלל את החור השחור הזה.

  12. יותר פשוט כבר לעצום את העיניים
    ואבנר, נראה לי שאתה טועה טיפה, אם הוא בולע קרניים באורכי גל שקטנים מהצינורית, אז הוא יכול לבלום יופי קרינה רדיואקטיבית…
    אם כבר אז הבליעה האנרגטית הגבוהה ביותר התיאורטית שהגוף יכול לבלוע הוא אורך הקשר פחמן-פחמן. השאלה אם הפוטון יהיה מספיק אנרגטי לשבור אולי את הקשר, ואז תקבל גוש פחם קצת פחות שחור…

  13. לרועי

    נכון, באופן כללי זה נקבע ברמת הניגודויות, contrast, של המסך. לכן, אחד השיקולים בקניית מסך היא רמת הניגודיות (או יחס הניגודיות), ככל שהיחס גבוהה יותר כך השחור שנראה על המסך יהיה קרוב יותר לשחור ה"אמיתי" (כפי שהוגדר מחדש במאמר).
    יש לציין שיחס הניגודיות הוא לא מידה קבועה בין סוגים שונים של טכנולוגיית מסכים (הכוונה בין LCD לבין פלסמה למשל).

    לכן לשאלתך, התמונה הכי כהה שתראה (לצורך העיניין החומר החדש שפיתחו) על המסך שלך זה בדיוק הצבע השחור ביותר שהמסך שלך יכול להראות… (בהנחה שפעלת לפי ההנחיות של א.בן-נר)

  14. לנקודה
    נדמה לי שהתשובה לשאלתך נעוצה בהגדרתו של הגוף השחור, הוא בולע את כל התדרים. שאם לא כן, לא היה נקרא גוף שחור אלא גוף ירוק או גוף כחול. כמובן שההתיחסות הינה לגלים אלקטרוגנטים בתחום האור הנראה וכנראה גם גלים קצרים יותר (רנטגן) וארוכים יותר (אנפרא אדום ורדיו) שאורך הגל שלהם קטן-שווה לאורך הגל של צינוריות הפחמן. לא נראה לי שקרינת הרקע הקוסמית(למשל)כלולה
    בהגדרה זו, אורך הגל שלה כמדומני כ-3 ס"מ.

  15. לרועי
    לדעתי אתה צודק. המסך מחזיר חלק מהאור הנופל עליו. לפיכך מה שעליך לעשות הנו כדלקמן :
    1. הנמך ככל האפשר את כוון הבהירות של תאורת המסך.
    2. כבה את האורות בחדר וכסה את כל החלונות בהרבה שמיכות כהות שלא יכנס אור.
    3. בהצלחה.

  16. אם זה החומר הכי שחור שקיים, האם כשאני רואה אותו דרך מסך המחשב, אני לא מאבד מה"שחוריות" שלו? המסך הרי פחות שחור ממנו…

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן