Les astronomes et les chercheurs ont toujours été à la recherche de moyens d’améliorer notre compréhension du cosmos en scrutant les étoiles et les galaxies situées à des années-lumière de la Terre. Récemment, des chercheurs de l’Université des sciences et technologies de Shanghai et de l’Académie chinoise des sciences ont développé un nouveau film mince ultra-noir qui pourrait révolutionner notre capacité à observer l’univers.
Minimiser la réflexion de la lumière
Les revêtements noirs ont longtemps été un élément essentiel dans divers domaines de l’optique et de l’aérospatiale en minimisant la réflexion de la lumière et en améliorant la sensibilité des instruments optiques. Ils jouent un rôle crucial dans la création des conditions d’obscurité maximale pour les observations astronomiques et dans la réduction de la chaleur absorbée par les composants spatiaux.
Les surfaces internes des télescopes, y compris les tubes optiques, les miroirs et les lentilles, sont notamment revêtues de noir pour réduire la diffusion de la lumière parasite et améliorer la qualité des images astronomiques.
Les instruments optiques tels que les caméras ou les spectroscopes utilisent aussi ce type de revêtements sur leurs surfaces internes pour minimiser les réflexions indésirables qui pourraient dégrader la qualité des images.
On les retrouve également sur les composants des satellites, des sondes spatiales et d’autres engins spatiaux pour réduire l’absorption de la chaleur solaire et maintenir des températures internes stables.
Par ailleurs, les revêtements existants se composent essentiellement de nanotubes de carbone alignés verticalement ou de silicium noir et comportent quelques inconvénients significatifs.
Tout d’abord, leur fragilité limite leur utilisation dans des environnements difficiles, tels que l’espace, où ils peuvent être exposés à des conditions extrêmes. De plus, leur application sur des surfaces complexes, telles que des télescopes incurvés, peut être difficile, ce qui restreint leur utilisation dans certains contextes.
Répondant à ces préoccupations, des chercheurs de l’Université des sciences et technologies de Shanghai et de l’Académie chinoise des sciences ont récemment développé un nouveau revêtement ultra-noir plus performant.
Jusqu’à 99,3% de la lumière
Contrairement aux revêtements noirs existants, ce nouveau dispositif offre une durabilité et une polyvalence accrues. Il est également beaucoup plus facile à appliquer sur des surfaces complexes, ce qui en fait un choix idéal pour les dispositifs optiques, tels que les télescopes qui peuvent présenter une courbure importante ou des formes complexes.
L’équipe de recherche a utilisé une méthode de fabrication appelée dépôt de couche atomique (ALD). Cette technique qui se déroule dans une chambre à vide et expose une cible à des types spécifiques de gaz permet de créer des couches alternées de carbure de titane dopé à l’aluminium (TiAlC) et de nitrure de silicium (SiO2). Une fois combinées, ces couches agissent comme une barrière contre presque toute la lumière, assurant une absorption efficace de la lumière incidente.
Les tests ont montré que ce revêtement ultra-noir peut absorber jusqu’à 99,3 % des longueurs d’onde de la lumière provenant d’une large gamme du spectre électromagnétique, allant de la lumière violette à 400 nanomètres jusqu’à la lumière proche infrarouge à 1 000 nanomètres.
À titre de comparaison, les dispositifs actuels peuvent absorber entre 95% et 99% de la lumière incidente en fonction de leur conception spécifique et des matériaux utilisés. Cependant, certains revêtements peuvent avoir des performances légèrement inférieures, absorbant par exemple 90% de la lumière ou moins.
Les chercheurs espèrent que ce revêtement ultra-noir ouvrira la voie à une nouvelle génération de télescopes spatiaux et de matériel optique qui permettront aux astronomes d’explorer encore plus profondément l’univers et de faire des découvertes révolutionnaires sur les origines de notre cosmos.
Cette avancée pourrait également avoir des applications dans d’autres domaines, tels que la technologie des capteurs et les systèmes d’imagerie, où une absorption maximale de la lumière est essentielle pour des performances optimales.
