Gracias a un descubrimiento accidental, investigadores de la Universidad de Columbia Británica han creado un nuevo material súper negro que absorbe casi toda la luz, abriendo posibles aplicaciones en joyería fina, células solares y dispositivos ópticos de precisión.
El profesor Philip Evans y el estudiante de doctorado Kenny Cheng estaban experimentando con plasma de alta energía para hacer que la madera fuera más repelente al agua. Sin embargo, cuando aplicaron la técnica a los extremos cortados de las células de la madera, las superficies se volvieron extremadamente negras.
Las mediciones realizadas por el departamento de física y astronomía de la Universidad Texas A&M confirmaron que el material reflejaba menos del uno por ciento de la luz visible y absorbía casi toda la luz que lo incidía.
En lugar de descartar este hallazgo accidental, el equipo decidió centrar su atención en el diseño de materiales súper negros, aportando un nuevo enfoque a la búsqueda de los materiales más oscuros de la Tierra.
«El material ultra negro o super negro puede absorber más del 99 por ciento de la luz que lo alcanza, significativamente más que la pintura negra normal, que absorbe alrededor del 97,5 por ciento de la luz», explicó el Dr. Evans, profesor de la Facultad de Silvicultura y titular de la Cátedra de Liderazgo de Columbia Británica en Tecnología Avanzada de Fabricación de Productos Forestales.
Los materiales supernegros son cada vez más buscados en astronomía, donde los recubrimientos ultranegros en los dispositivos ayudan a reducir la luz difusa y mejoran la claridad de la imagen. Los recubrimientos supernegros pueden mejorar la eficiencia de las células solares. También se utilizan para fabricar piezas de arte y artículos de consumo de lujo como relojes.
Los investigadores han desarrollado prototipos de productos comerciales utilizando su madera súper negra, centrándose inicialmente en relojes y joyas, con planes de explorar otras aplicaciones comerciales en el futuro.
Madera maravillosa
El equipo nombró y registró su descubrimiento como marca Nxylon (niks-uh-lon), en honor a Nyx, la diosa griega de la noche, y xylon, la palabra griega para madera.
Lo más sorprendente es que el Nxylon sigue siendo negro incluso cuando se lo recubre con una aleación, como el recubrimiento de oro que se aplica a la madera para que sea lo suficientemente conductora de electricidad como para poder observarla y estudiarla con un microscopio electrónico. Esto se debe a que la estructura del Nxylon evita inherentemente que la luz se escape en lugar de depender de pigmentos negros.
El equipo de la UBC ha demostrado que Nxylon puede reemplazar maderas negras costosas y raras como el ébano y el palo rosa para las esferas de los relojes, y puede usarse en joyería para reemplazar la piedra preciosa negra ónix.
«La composición de Nxylon combina los beneficios de los materiales naturales con características estructurales únicas, lo que lo hace liviano, rígido y fácil de cortar en formas complejas», dijo el Dr. Evans.
Fabricado a partir de madera de tilo, un árbol ampliamente distribuido en América del Norte y valorado para tallados a mano, cajas, contraventanas e instrumentos musicales, Nxylon también puede utilizar otros tipos de madera como el tilo europeo.
Dando nueva vida a la silvicultura
El Dr. Evans y sus colegas planean crear una empresa emergente, Nxylon Corporation of Canada, para ampliar las aplicaciones de Nxylon en colaboración con joyeros, artistas y diseñadores de productos tecnológicos. También planean desarrollar un reactor de plasma a escala comercial para producir muestras de madera supernegra más grandes, adecuadas para techos y paredes con revestimientos no reflectantes.
«El Nxylon se puede fabricar a partir de materiales sostenibles y renovables que se encuentran ampliamente en América del Norte y Europa, lo que genera nuevas aplicaciones para la madera. La industria maderera en Columbia Británica suele considerarse una industria en decadencia centrada en productos básicos; nuestra investigación demuestra su gran potencial sin explotar», afirmó el Dr. Evans.
Otros investigadores que contribuyeron a este trabajo incluyen a Vickie Ma, Dengcheng Feng y Sara Xu (todos de la facultad de silvicultura de la UBC); Luke Schmidt (Texas A&M); y Mick Turner (The Australian National University).
