Раків е, саме чорне винахід, журнал «хімія» № 15

У фізиці є поняття абсолютно чорного тіла, тобто такого твердого речовини, що поглинає будь падаюче на його поверхню випромінювання. Це поняття абстрактно, введено в 1859 р відомим німецьким фізиком, іноземним членом Харківської академії наук Г.Р.Кірхгофом (1824-1887) і застосовується в теорії теплового випромінювання. Кірхгоф відкрив закон випромінювання, який сьогодні відомий як закон його імені. Набагато пізніше (1900) ще один знаменитий німець М. Планк (1858-1947) вивів закон випромінювання, що встановлює розподіл енергії в спектрі абсолютно чорного тіла. Правда, таких тіл не існує. У довідниках можна знайти лише значення ступеня чорноти того чи іншого речовини, показників заломлення і коефіцієнтів відбиття світла. Ці значення необхідні для теплових розрахунків.

У той же час дуже чорні матеріали потрібні і в техніці, і в побуті. Взяти, наприклад, сонячні нагрівачі: чим менше їх поверхня відбиває променів, тим вище ефективність роботи. Ще один приклад - сонячні батареї, де йде боротьба за кожну частку відсотка ефективності, за підвищення ККД перетворення світлової енергії в електричну. Світлодіоди з пригніченим відображенням можуть світити яскравіше. Напевно багатьом відомо і поняття «технологія стелс», яка пов'язана не тільки з формою об'єктів, але і з покриттям, ефективно поглинає випромінювання радарів. Телескопи з светопоглощающую покриттям зможуть вловлювати більш слабкі зірки, ніж сьогодні, а прилади на метеорологічних супутниках стануть точнішими. Нарешті, потрібні стандарти (шкала) для калібрування і вимірювання ступеня чорноти (або сірого кольору) для фотографів, художників і видавців репродукцій.

Ключем до створення такого матеріалу послужили основні закони проходження світла через матеріали, заломлення, відображення і дифракції світлових променів на поверхнях.

Чому важливо значення показника заломлення? Ще в 1821 р один з основоположників хвильової оптики французький фізик О.Ж.Френель (1788-1827) показав, що чим ближче показники заломлення двох матеріалів, тим менше світла буде відбиватися від їх межі. Показник заломлення повітря дорівнює 1,00 (світло не заломлюється), тому відміну від нього всього в 5% і призводить до різкого зниження частки відбитого світла.

Домогтися такого показника допомогли наноматеріали: фахівцями Ренсселеровского політехнічного інституту (Нью-Йорк, США) на чолі з Е.Ф.Шубертом був створений композит, що складається з пятислойной пористої плівки безбарвних діоксиду кремнію SiO2 і діоксиду титану TiO2 на тонкій плівці безбарвного нітриду алюмінію AlN. Кожен шар плівки товщиною приблизно 100 нм містив наностержні диоксидов, причому наностержні були розташовані під кутом близько 45 ° до поверхні плівки; для забезпечення поступової зміни показника заломлення кут нахилу стержнів в кожному шарі злегка відрізнявся. На мікрознімки шар збоку виглядає як злегка пригладжена газонна трава з розширюються догори листям.

Математичні основи покриття зі змінним показником заломлення були виведені в 1880 р відомим фізиком, одним з основоположників теорії коливань, іноземним членом Харківської академії наук лордом Дж.У.Релеем (1842-1919). Релей спостерігав проходження світла через повітряну атмосферу Землі і обгрунтував можливість створення матеріалу зі змінним показником заломлення і хорошою протівоотражательной здатністю. В ті часи, правда, ще не захоплювалися наноматеріалів і не було взможності синтезувати такий матеріал.

Чого чекати далі? Одні фахівці працюють над чорними тілами, інші - над такими, які роблять предмети невидимими. Вчені працюють над матеріалами для перетворюючої оптики, якій властиво обтікання предметів світловими променями. Світло немов обходить предмет з цих матеріалів, як вода обтікає навколо каменя. В результаті сам предмет стає майже невидимим, а то, що за ним, - цілком проглядається. Людина в такій оболонці теж не побачить нічого з навколишнього його обстановки. Поки створені для цього пристрою важкі й громіздкі, але дослідження тривають.