세상에서 가장 검은 물질 개발?

(Optical black body, the fabrication of which occurs via seeded growth of Au nanospheres from Au nanorods. a, Low-magnification TEM image of a realized sample. b, TEM image of a single nanostructure. c, HRTEM image near the kissing point between the nanosphere and the nanorod. Credit: (c) 2015 Nature Nanotechnology (2015) doi:10.1038/nnano.2015.228)

세상에서 가장 검은 물질은 어떤 것일까요? 여기서 검다는 것의 의미는 모든 파장의 에너지를 흡수만하고 잘 내놓지 않아서 검게 보이는 것을 의미합니다. 블랙홀을 생각할 수 있겠지만, 사실 사상의 지평면으로 사라지는 질량 이상으로 많은 질량이 제트 등의 형태로 빠져나온다는 점을 생각하면 역설적으로 블랙홀은 매우 밝게 빛날 수 있습니다. 그러면 지상에서 가장 검은 물체는 무엇일까요?

사우디 아라비아의 (King Abdulla University of Science and Technology)의 연구자들이 저널 네이처 나노테크놀로지에 발표한 내용에 의하면 흰 딱정벌레(all white cyphochilus beetle)에서 추출한 물질이 그 후보가 될 수 있다고 합니다. 이 내용은 다소 의외인데 이 벌레가 이름처럼 아주 흰색의 광택있는 물질을 만드는 곤충이기도 하기 때문입니다.

연구팀은 이 곤충의 광택있는 흰색 물질을 화학적으로 반대로 응용하면 강력한 흡수능력을 가질 수 있을 것이라는 아이디어를 냈습니다. (구체적인 방법론은 설명하긴 어렵지만 아무튼 그렇다고 하네요) 이들이 만든 새로운 나노 입자(nanoparticle rod)는 400-1400nm 파장에서 무려 98-99%의 에너지 흡수를 보였습니다. 이는 각도나 편광에 따라서 변하지 않는 특징이었습니다.

이렇게 만든 검은 물질은 에너지 흡수 (예를 들어 더 효과적인 태양열 흡수) 및 광학 인터커넥트(optical interconnects) 등에서 널리 활용될 가능성이 있다고 합니다.

여담이지만, 만약 이런 물질을 아주 저렴한 가격에 생산이 가능하고 염료처럼 사용할 수 있다면 엄청나게 따뜻한 스웨터를 만들 수 있을 것 같아서 흥미롭습니다. 물론 페인트처럼 벽에 칠하면 난방이 잘되는 집을 만들 수도 있겠죠. 다만 실용화 여부는 역시 지금단계로는 알 수 없습니다.

참고

Jianfeng Huang et al. Harnessing structural darkness in the visible and infrared wavelengths for a new source of light, Nature Nanotechnology (2015). DOI: 10.1038/nnano.2015.228

http://phys.org/news/2015-10-blackest-material.html#jCp

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