Ultra-intense laser blast creates true 'black metal' 

دمش لیزر بسیار شدید « فلز سیاه» واقعی تولید می کند

" طلای سیاه " دیگر فقط یک اصطلاح نیست . دانشمندان در دانشگاه راچستر روشی برای تغییر ویژگی های تقریبا هر فلز و " واقعا " سیاه شدن آن ابداع کرده اند . این فرایند که با استفاده از یک فوران نور لیزر بسیار شدید صورت می گیرد ، نوید بخش کارآمدتر ساختن هر چیز از سلول های سوخت گرفته تا آشکارسازهای تلسکوپ است – تازه اگر کاری به تبدیل اتومبیل شما به سیاه ترین سیاه ها نداشته باشیم .

به گفتۀ چونلی گو " ما می خواستیم ببینیم ویژگی های یک فلز در شرایط مختلف تابش لیزر چه تغییری می کند و اتفاقا به این روش برخورد کردیم که ویژگی های بازتابی فلز را کاملا تغییر می دهد."

    کلید تولید فلز سیاه استفاده از باریکه های فوق العاده کوتاه مدت و فوق العاده شدید نور موسوم به تپ لیزری فمتو ثانیه ای است . فوران لیزر فقط چند کاردیلیونیم ثانیه دوام می آورد. (هر کاردیلیونیم 10 به توان منفی 15 است.) برای به دست آوردن ایده ای از سرعت – یک فمتو ثانیه در برابر ثانیه مثل یک ثانیه به حدود 23 میلیون سال است .

     در طی این فوران کوتاه مدت ، لیزر به اندازۀ توانی برابر تمام شبکۀ برق امریکای شمالی را به نقطه ای به اندازۀ نوک سوزن آزاد می کند . این دمش توانمند باعث شکل گرفتن نانو ساختارهایی – چون چاله ها ، حفره های کروی ، و رشته هایی می شود که هم مساحت سطح را به طور چشمگیری زیاد می کنند و هم تابش را به دام می اندازند . در دمش های بعدی ساختارهای بزرگ تری نیز تشکیل می شود .

گروه پژوهشی گو (GUO) توان جذب کنندگی فلز سیاه را آزموده اند و تأ یید کرده اند که این ماده می تواند عملا تمام نوری را که بر آن فرود می آید  جذب کند ، و کاملا سیاه است .

    تلاش های مشابهی سیلسیم را کاملاً سیاه ساخته است ، البته آن ها از یک گاز برای تشکیل ریز ساختارهایی استفاده کرده اند که به صورت شیمیایی کنده شده اند. سیلسیم معمولی بیشتر نوری را که بر آن فرود می آید جذب می کند ، بنابراین روش کنده کاری فقط این ویژگی را در حدود 30 در صد بهبود می بخشد ، در حالی که فلزهای معمولی قبل از برخورد نور لیزر به آن ها فقط چند درصد نور فرودی را جذب می کنند .

     افزایش عظیم قابلیت جذب نور با پردازش فمتو ثانیه ای لیزر به معنی آن است که هرگاه گردآوری تابش مورد نظر باشد ، هر فلزی فوق العاده سودمند می شود . مثلاً آشکارسازهای از هر نوع ، از کاوه های فضایی گرفته تا نورسنج ها ، می توانند داده هایی بسیار بیشتر از آشکارسازهای فلز معمولی را گرد آوری کنند . سیاه ساختن هر فلز بدون استفاده از رنگ ، خط خطی کردن ، یا سوزاندن به کاربردهای روزمره ای چون جایگزین ساختن رنگ سیاه برای تزئین اتومبیل ، یا هدیه یک حلقه سیاه شبقی(jet-black) به همسرتان می انجامد .

همین طور گو (GUO)  به سرعت اضافه می کند که افزایش مساحت سطح فلز به کمک نانو ساختارها روش بسیار کامل برای کاتالیز کردن واکنش های شیمیایی است . او به همراه یکی دیگر از افراد گروه امید وار است یاد بگیرد چگونه می توان موفق به گرفتن انرژی بیشتر از واکنش های سلول سوخت شد . این فرآیند بر روی تمام فلزهایی که روی آن ها کار شده موفق بوده است ، و چون این یکی از ویژگی های خود فلز است ، هیچ نگرانی برای فرسودگی رنگ سیاه وجود ندارد . به گفتۀ گو ، این فرایند فعلا کند است . تبدیل نواری از فلز به اندازۀ انگشت کوچک شما به راحتی 30 دقیقه یا بیشتر طول  می کشد ، ولی گو مشغول بررسی تأ ثیر زمان های مختلف فوران ، طول موج های مختلف ، و شدت های متفاوت در ویژگی های فلز است . خوشبختانه ، به رغم شدت های فوق العاده زیاد دخیل ، لیزر فمتو ثانیه ای را می توان به کمک خروجی یک پریز معمولی به کار انداخت ، که به معنی آن است که پس از اصطلاح فرایند ، کاربرد آن می تواند نسبتاً ساده باشد .

   به رغم راحتی استفاده از "پریز دیواری " و خنک ماندن فلز ، انتظار دیدن جعبۀ سیاه سازی خانگی در آینده نزدیک را نداشته باشد . اگر دست خود را در مسیر باریکۀ کانونی شده لیزر بگذارید ، حتی اگر برای مدت چند ثانیه شلیک کند می تواند سوراخی را در پوست شما به وجود آورد . بنابراین گو می گوید :" که من آزمایش آن را توصیه نمی کنم ".

 

 

ترجمه : منیژه رهبر

مرجع