Nyxlon: Das Schwärzeste Schwarz der Welt

Im Jahr 2016 ist es Ingenieuren gelungen, Dunkelheit in eine feste Form zu bringen. Surrey NanoSystems, ein britisches Unternehmen, schuf eine Struktur aus Kohlenstoffnanoröhren, die so dünn wie ein Atom ist und nahezu das gesamte Licht absorbiert. Dieses Material wurde Vantablack genannt und später zu Vantablack 2.0 weiterentwickelt, welches 99,96 % des Lichts absorbiert.

Ein wissenschaftlicher Wettstreit entbrannte daraufhin, um das schwärzeste Schwarz zu erzeugen. So präsentierten MIT-Ingenieure 2019 ein Material, das mit einer Lichtabsorption von 99,995 % zehnmal dunkler als Vantablack ist.

Neuerdings haben Forscher der University of British Columbia ein superschwarzes Material namens Nyxlon entwickelt, das selbst bei Beschichtung mit einer Legierung schwarz bleibt. Dies unterscheidet es von anderen Materialien und macht es besonders interessant.

Die superschwarze Farbe, die durch Zufall entdeckt wurde

Neben den Anwendungen ist es bemerkenswert, wie dieses superschwarze Holz entdeckt wurde. Im Labor der UBC waren Professor Philip Evans und Doktorand Kenny Cheng fest entschlossen, ein Superholz zu entwickeln. Sie experimentierten mit ultrahochenergetischem Plasma, um die wasserabweisenden Eigenschaften des Holzes zu verbessern.

Als sie jedoch die Hochenergie-Plasmatechnik auf die Schnittflächen des Holzes anwendeten, verfärbte sich dessen Oberfläche extrem schwarz und absorbierte nahezu das gesamte Licht. Diese Beobachtung, bestätigt durch das Department of Physics and Astronomy der Texas A&M University, zeigte, dass das Material weniger als ein Prozent des sichtbaren Lichts reflektierte.

Daraufhin änderte das UBC-Team seinen Fokus von der Entwicklung hydrophober Eigenschaften bei Lindenholz hin zur Erforschung superschwarzer Materialien. Ihr Ziel ist es nun, die dunkelsten Materialien der Erde zu finden, ähnlich dem bereits erwähnten Material des MIT, obwohl auch sie ursprünglich nicht beabsichtigten, ein superschwarzes Material zu erschaffen.

Professor Evans kommentierte, dass “ultraschwarzes oder superschwarzes Material mehr als 99 % des Lichts absorbieren kann, das es erreicht, deutlich mehr als normale schwarze Farbe, die nur 97,5 % des Lichts absorbiert”. Und der Name Nxylon könnte nicht passender sein, denn er ist eine Kombination aus Nyx, der griechischen Göttin der Nacht, und Xylon, dem griechischen Wort für “Holz”.

Eine Sache, die das MIT und das Vantablack-Material gemeinsam haben, ist, dass sie teuer in der Herstellung sind. Sie fangen so ziemlich das gesamte Licht ein, aber sie sind sehr, sehr teuer wegen dieser Kohlenstoff-Nanoröhren-Struktur. Im ersten Vantablack waren es etwa 1.000 Millionen Kohlenstoffnanoröhren, die eine Matrix bildeten. Im Fall der UBC-Entdeckung muss man Holz nur mit hochenergetischem Plasma verbrennen (und hier reduzieren wir es erheblich).

Aber abgesehen davon, dass es einfacher herzustellen ist, sind es die Eigenschaften von Nxylon, die wirklich ins Auge fallen. Der Grund dafür ist, dass Holz auch dann schwarz bleibt, wenn es mit einer Legierung beschichtet ist, wie z. B. der Goldschicht, die auf Holz aufgetragen wird, um es elektrisch leitfähig zu machen. Das liegt daran, dass es sich nicht um ein Pigment oder etwas Äußeres handelt, sondern um das Holz selbst, das diese Farbe angenommen hat.

Luxus, Solarzellen und Teleskope

Superschwarze Materialien werden traditionell in zwei Hauptbereichen eingesetzt: in den Innenräumen von Teleskopen sowie in Schmuck und Luxusartikeln. In der Astronomie helfen diese Materialien, unerwünschte Reflexionen bei der Suche nach Exoplaneten zu minimieren oder sogar zu verhindern.

Die Kunstwelt hat ebenfalls Interesse an superschwarzen Materialien bekundet. Nachdem Vantablack eingeführt wurde, erwarb der indisch-britische Bildhauer Anish Kapoor die exklusiven Rechte für dessen künstlerische Nutzung. Als Reaktion darauf entwickelte der britische Künstler Stuart Semple die weltweit pinkeste Farbe und machte sie für alle verfügbar – außer für Anish Kapoor.

Kapoor erwarb eine Flasche der pinken Farbe, was zu einer Reaktion von Semple führte, der mit einer Flasche Vantablack antwortete, die er eigentlich nicht besitzen sollte. Dies führte zu einer der absurdsten Kontroversen der Welt. In einem ernsteren Kontext hat BMW die Farbe genutzt, um einen X6 zu lackieren, und das Interesse an superschwarzen Materialien in der Welt der Kunst und Luxusgüter wächst weiter.

Im Fall von UBC-Holz plädiert die Universität dafür, seine Entdeckung zugänglicher zu machen. Ja, sie werden ein Unternehmen gründen, um die Anwendungen von Nxylon zu erweitern, aber sie wollen auch einen Plasmareaktor im kommerziellen Maßstab entwickeln, damit sie mehr superschwarzes Holz herstellen können, das an Decken und Wänden verwendet werden kann, die nicht reflektierend sein müssen, in den oben genannten Teleskopen oder in Zifferblättern, um den Edelstein Onyx zu ersetzen.

Evans kommentiert, dass “Nxylon aus nachhaltigen und erneuerbaren Materialien hergestellt werden kann, die in Nordamerika und Europa weit verbreitet sind, was zu neuen Anwendungen für Holz führt.” Zudem könne die träge kanadische Holzindustrie davon profitieren, wenn es Interesse an dieser Art der Anwendung gebe, da es “viel ungenutztes Potenzial” gebe.