p (PhysOrg.com) - Preto é preto, direito? Não tão, de acordo com uma equipe de engenheiros da NASA que agora está desenvolvendo um material mais escuro que o piche que ajudará os cientistas a reunir medições científicas difíceis de obter ou observar objetos astronômicos atualmente invisíveis, como planetas do tamanho da Terra em órbita ao redor de outras estrelas. p O material baseado em nanotecnologia agora está sendo desenvolvido por uma equipe de 10 tecnólogos no Goddard Space Flight Center da NASA em Greenbelt, Md., é um fino revestimento de nanotubos de carbono com várias paredes - minúsculos tubos ocos feitos de carbono puro de cerca de 10, 000 vezes mais fino do que um fio de cabelo humano. Os nanotubos têm uma infinidade de usos potenciais, particularmente em eletrônica e materiais avançados, devido às suas propriedades elétricas únicas e resistência extraordinária. Mas neste aplicativo, A NASA está interessada em usar a tecnologia para ajudar a suprimir a luz errante, que tem uma maneira engraçada de ricochetear nos componentes do instrumento e contaminar as medições.

p Melhor do que pintar

p "Esta é uma tecnologia que oferece muito retorno, "disse o engenheiro Leroy Sparr, que está avaliando sua eficácia no Ocean Radiometer for Carbon Assessment (ORCA), um instrumento de última geração projetado para medir a fotossíntese marinha. "É cerca de 10 vezes melhor do que a tinta preta", normalmente usada pelos designers de instrumentos da NASA para suprimir a luz difusa, ele disse.

p A tecnologia funciona por causa de suas habilidades de superabsorção. Os próprios nanotubos são embalados verticalmente como um tapete felpudo. As pequenas lacunas entre os tubos absorvem 99,5% da luz que os atinge. Em outras palavras, muito poucos fótons são refletidos no revestimento de nanotubo de carbono, o que significa que a luz dispersa não pode refletir nas superfícies e interferir na luz que os cientistas realmente querem medir. O olho humano vê o material como preto porque apenas uma pequena fração da luz reflete no material.

p A equipe começou a trabalhar na tecnologia em 2007. Sem o conhecimento do grupo, o Rensselaer Polytechnic Institute, com sede em Nova York, também iniciou um esforço semelhante e anunciou em 2008 que seus pesquisadores desenvolveram o material à base de nanotubos de carbono mais escuro já feito - mais de três vezes mais escuro do que o registro anterior.

p "Nosso material não é tão escuro quanto o deles, "disse John Hagopian, o investigador principal liderando a equipe de desenvolvimento. "Mas o que estamos desenvolvendo é 10 vezes mais escuro do que as tintas atuais da NASA, que suprimem a luz difusa do sistema. Além disso, será robusto para aplicações espaciais, " ele disse.

p Essa é uma distinção importante, disse Carl Stahle, chefe assistente de tecnologia da Divisão de Sistemas e Tecnologia de Instrumentos de Goddard. Nem toda tecnologia pode ser usada no espaço por causa das condições ambientais adversas encontradas lá. "Essa é a verdadeira força deste esforço, "Stahle disse." O grupo está encontrando maneiras de aplicar novas tecnologias e voá-las em nossos instrumentos. "

p Grande Revolução

p A descoberta foi a descoberta de um material de camada inferior altamente adesivo sobre o qual crescer os nanotubos de carbono, que têm apenas algumas dezenas de nanômetros de diâmetro. Para crescer nanotubos de carbono, os cientistas de materiais normalmente aplicam uma camada de catalisador de ferro a uma camada inferior do substrato de silício. Eles então aquecem o material em um forno a cerca de 750 ° C (1, 382 ° F). Durante o aquecimento, o material é banhado em gás de alimentação contendo carbono.

p Stephanie Getty, o cientista de materiais da equipe de Hagopian, variou a camada inferior, bem como a espessura dos materiais catalisadores para criar nanotubos de carbono que não apenas absorvem luz, mas também permanecem fixos ao material sobre o qual são cultivados. Como resultado, eles são mais duráveis ​​e menos propensos a arranhar. A equipe também desenvolveu revestimentos de nanotubos duráveis ​​em titânio, um melhor material estrutural para uso do espaço. A equipe agora está ajustando as técnicas de produção para garantir qualidade consistente e recursos de supressão de luz, Hagopian disse.

p New Capabilities Added

p Should the team prove the material's suitability in space, the material would provide real benefits to instrument developers, Hagopian added.

p Atualmente, instrument developers apply black paint to baffles and other components to reduce stray light. Because reflectance tests have shown the coating to be more effective than paint, instrument developers could grow the carbon nanotubes on the components themselves, thereby simplifying instrument designs because fewer baffles would be required. To accommodate larger components, the team now is installing a six-inch furnace to grow nanotubes on components measuring up to five inches in diameter. And under a NASA R&D award, the team also is developing a separate technique to create sheets of nanotubes that could be applied to larger, non-conforming surfaces.

p In addition to simplifying instrument design, the technology would allow scientists to gather hard-to-obtain measurements because of limitations in existing light-suppression techniques or to gather information about objects in high-contrast areas, including planets in orbit around other stars, Hagopian said.

p The ORCA team, which is fabricating and aligning an instrument prototype, is the first to actually apply and test the technology. The instrument is the front-runner for the proposed Aerosol/Cloud/Ecosystems (ACE) mission and requires robust light-suppression technologies because more than 90 percent of the light gathered by the instrument comes from the atmosphere. Portanto, the team is looking for a technique to suppress the light so that it doesn't contaminate the faint signal the team needs to retrieve.

p "It's been an issue with all the (ocean sensors) we've flown so far, " said ORCA Principal Investigator Chuck McClain.

p Working with the ORCA team, Hagopian's group grew the coating on a slit, the conduit through which all light will pass on ORCA. "Having an efficient absorber is critical and the nanotubes could provide the solution, " McClain said. "Right now, it looks promising, " Sparr added. "If I can support them and they can continue advancing the technology so that it can be applied to other spacecraft components, it could be a very important development for NASA."

p Goddard Chief Technologist Peter Hughes agrees, e, in fact, selected Hagopian and his team to receive his organization’s 2010 "Innovator of the Year" award. "Our job is to develop and advance new technology that will ultimately result in better scientific measurements. Goddard has a well-deserved reputation for creating technologies that enhance instrument performance because we are adept at quickly infusing emerging technology for specific spaceflight applications. John’s team demonstrated that key strength. And in doing so, he’s leading the way in NASA’s quest to bring about a new level of scientific discovery, " Hughes said.