Астрономы и исследователи всегда искали способы улучшить наше понимание космоса, внимательно изучая звезды и галактики, находящиеся на расстоянии многих лет от Земли. Недавно исследователи из Шанхайского университета науки и технологий и Китайской академии наук разработали новую ультрачерную тонкую пленку, которая может революционизировать наши возможности наблюдения за Вселенной.
Минимизация отражения света
Черные покрытия уже давно стали неотъемлемым элементом в различных областях оптики и аэрокосмической промышленности, минимизируя отражение света и повышая чувствительность оптических приборов. Они играют важнейшую роль в создании условий максимальной темноты для астрономических наблюдений и в снижении поглощения тепла космическими компонентами.
Внутренние поверхности телескопов, включая оптические трубы, зеркала и линзы, покрываются черным лаком, чтобы уменьшить рассеивание паразитного света и улучшить качество астрономических изображений.
Оптические приборы, такие как камеры и спектроскопы, также используют этот тип покрытия на своих внутренних поверхностях, чтобы свести к минимуму нежелательные отражения, которые могут ухудшить качество изображения.
Они также используются на компонентах спутников, космических зондов и других космических аппаратов для уменьшения поглощения солнечного тепла и поддержания стабильной внутренней температуры.
Существующие покрытия, состоящие в основном из вертикально расположенных углеродных нанотрубок или черного кремния, имеют ряд существенных недостатков.
Во-первых, их хрупкость ограничивает их использование в суровых условиях, таких как космос, где они могут подвергаться воздействию экстремальных условий. Кроме того, их применение на сложных поверхностях, таких как изогнутые телескопы, может быть затруднено, что ограничивает их использование в определенных условиях.
В ответ на эти проблемы исследователи из Шанхайского университета науки и технологий и Китайской академии наук недавно разработали новое, более эффективное ультрачерное покрытие.
До 99,3% света
В отличие от существующих черных покрытий, это новое устройство обладает большей долговечностью и универсальностью. Кроме того, его гораздо легче наносить на сложные поверхности, что делает его идеальным выбором для оптических устройств, таких как телескопы, которые могут иметь значительную кривизну или сложную форму.
Исследовательская группа использовала метод производства, называемый атомно-слоевым осаждением (ALD). Этот метод, который осуществляется в вакуумной камере и подвергает объект воздействию определенных типов газа, создает чередующиеся слои карбида титана (TiAlC) и нитрида кремния (SiO2), допированного алюминием. В сочетании эти слои служат барьером практически для всего света, обеспечивая эффективное поглощение падающего света.
Испытания показали, что это ультрачерное покрытие способно поглощать до 99,3 % длин волн света из широкого диапазона электромагнитного спектра, от ультрафиолетового света с длиной волны 400 нанометров до ближнего инфракрасного света с длиной волны 1000 нанометров.
Для сравнения: современные устройства могут поглощать от 95 до 99 % падающего света, в зависимости от их конструкции и используемых материалов. Однако некоторые покрытия могут работать немного хуже, например, поглощать 90 % света или меньше.
Исследователи надеются, что это ультрачерное покрытие проложит путь к новому поколению космических телескопов и оптического оборудования, которое позволит астрономам еще глубже изучить Вселенную и сделать революционные открытия о происхождении нашего космоса.
Этот прорыв может найти применение и в других областях, таких как сенсорные технологии и системы визуализации, где максимальное поглощение света необходимо для оптимальной работы.
