GAITHERSBURG, Maryland — En una mesa de laboratorio en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST, por su sigla en inglés) pusieron una bandeja cuadrada que contenía dos discos negros, ambos del mismo ancho que un vaso de papel. Los dos discos eran indudablemente negros, pero no se veían exactamente iguales.
Solomon Woods, de 49 años, un físico de cabello oscuro y voz suave, estaba a punto de demostrar cuán diferentes eran y cuán serenamente insaciable puede ser el negro.
“El ojo humano es sumamente sensible a la luz”, dijo Woods. Si le arrojamos unas pocas docenas de fotones, unas pocas docenas de cuantos de luz, el ojo puede rastrearlos fácilmente.
Woods sacó un apuntador láser de su bolsillo. “Este apuntador”, explicó, “emite cien billones de fotones por segundo”. Encendió el láser y empezó a mover su rayo brillante lentamente sobre la superficie de la bandeja.
Cuando tocó el fondo blanco, la luz rebotó sin restricciones, de la misma manera brusca en que la luz delantera de un auto se refleja en un espejo retrovisor.
Movió el rayo hacia el primer disco negro, un rondel de carbono que fue diseñado hace más de una década. La luz se atenuó de manera significativa pues una porción considerable de fotones incidentes fue absorbida por el pigmento negro, aunque el brillo seguía siendo sorprendentemente potente.
Finalmente, Woods posó su apuntador sobre el segundo disco negro y, de pronto, el rayo brillante del láser, su audaz sensor fotónico, simplemente desapareció. Billones de partículas de luz estaban impactando en el disco negro, y prácticamente ninguna estaba rebotando. Era como ver a un artista circense tragándose una espada o a un esposo “compartiendo” tu plato de papas fritas: “Oye, ¿adónde se fue todo?”.
El disco número dos del NIST era un ejemplo de la tecnología ultranegra avanzada: conjuntos minuciosamente desarrollados de cilindros diminutos de carbono, o nanotubos, diseñados para capturar y extinguir cualquier luz a su paso. El supernegro es el nuevo negro, e investigadores de este país y del extranjero están trabajando para crear trampas de luz cada vez más eficientes, lo cual implica fabricar materiales que son cada vez más oscuros, más planos, más sacados del vacío del espacio.
El ultranegro del NIST absorbe al menos el 99,99 por ciento de la luz que se topa con su bosque de nanotubos. Sin embargo, los científicos en el Instituto Tecnológico de Massachusetts informaron en septiembre sobre la creación de un revestimiento de nanotubos de carbono que, según ellos, captura más del 99,995 por ciento de la luz incidente o reflejada.
“El negro más negro seguramente será un número que se mejorará de manera constante”, comentó Brian Wardle, profesor de aeronáutica y astronáutica y autor del nuevo informe. “Otras personas encontrarán otros materiales que son más negros que el nuestro”.
Esto no solo se trata de una danza del punto decimal impulsada por el ego. Cuanto más meticuloso y confiable sea el ultranegro, más útil será en general, en generadores de energía solar, radiómetros, deflectores industriales y telescopios programados para detectar los flujos luminosos más tenues cuando un planeta lejano atraviesa la faz de su estrella.
EL COLOR DEL INGENIO, Y LA FURIA
Bellezas más negras también recorren el mundo natural. Recientemente, algunos biólogos han identificado casos de coloración supernegra en aves, arañas y víboras que van mucho más allá de los pigmentos de melanina estándar del plumaje de un cuervo o el pelaje de un gato negro, y compiten con los nanotubos de carbono creados en el laboratorio en cuanto a su complejidad estructural y su capacidad de dominar la luz.
Algunos psicólogos han recabado pruebas de que el negro es uno de los colores con mayor carga metafórica y que a una edad muy temprana absorbemos nuestras percepciones, a menudo contradictorias, sobre el negro.
Desde hace mucho, la contrariedad del negro se ha expresado mediante nuestra vestimenta. Como es el color que mejor oculta las manchas y la suciedad fue el tono usado por las clases trabajadoras y los devotos: la gente que buscaba demostrar su desinterés en la vanidad personal y los asuntos mundanos.
“El negro era el color de la modestia”, afirmó Steven Bleicher, autor de “Contemporary Color: Theory and Use” y profesor de artes visuales en la Universidad Costera de Carolina. “Aún podemos verlo en la actualidad en todas las culturas, en el judaísmo jasídico, en el que todos visten de negro, o los amish”.
El negro adquirió un aire de urbanidad culta en el Renacimiento, cuando las llamadas leyes suntuarias restringieron el uso de colores vivos como el rojo y el púrpura para la aristocracia. Los comerciantes con nuevas fortunas, los abogados, los académicos y otros profesionales respondieron poniéndose lujosos atuendos negros de terciopelo, seda y lana fina que también eran ideales para ostentar accesorios de oro y brocado. Al poco tiempo, los aristócratas también se volvieron locos por las prendas negras.
A medida que la ropa dejó de ser tan suelta y empezó a ceñirse al cuerpo, la gente descubrió otro beneficio del negro. “Te adelgaza”, mencionó Bleicher. “Entonces apareció el clásico vestido negro”. Sin mencionar el traje de corte inglés de James Bond y los pantalones de cuero negro de Peter Fonda.
ENGAÑANDO A LA VISTA
La clave del ultranegro es crear un material que absorba la luz en todo el espectro electromagnético, no solo la luz visible, sino también el infrarrojo más lejano.
Para lograrlo debes tener una fuente de carbono como el grafito y un metal como el hierro o el níquel para que sirvan de modelo y catalizador, y debes cocinarlos en un espacio libre de oxígeno a una temperatura de 760 grados Celsius aproximadamente, explicó John Lehman, un científico especializado en física aplicada y maestro orfebre del ultranegro en el NIST, campus Boulder, Colorado.
Conforme el grafito se calienta, satura la estructura en forma de aro del metal y empieza a ascender dentro de un conjunto vertical de cilindros vacíos, cada uno de 0,025 milímetros de grosor: los nanotubos de carbono.
Las medidas finales de altura, densidad y distribución de esos árboles de nanotubos que están en el bosque de nanotubos determinarán con cuánta eficacia tu material podrá contener los fotones e incorporar su energía a las partes constituyentes y, por lo tanto, cuán extravagante se verá el negro que produzcan.
“Partimos de las propiedades intrínsecas del grafito, que ya es bastante negro”, dijo Lehman. “Después, básicamente hacemos muchos huecos pequeños para que la luz rebote por todos lados de manera que los fotones puedan ser absorbidos por el grafito”.
Una interacción similar entre la química y la física explica los ultranegros que acaban de descubrirse en la naturaleza.
Según los informes de Dakota McCoy de la Universidad de Harvard y sus colegas, publicados en las revistas Nature Communications y Royal Society Proceedings B, las plumas de algunas especies de aves del paraíso y las manchas decorativas de las arañas pavo real compiten con la extravagancia del negro de una cubierta de nanotubos de carbono creada en un laboratorio, pues reflejan mucho menos del 0,5 por ciento de la luz con la que entran en contacto.
Los investigadores determinaron que, además de tener el pigmento oscuro de la melanina en abundancia, las partes supernegras de los cuerpos de las aves y de las arañas tenían una microestructura poco común.
Tanto en las aves como en las arañas, los supernegros presentes en los animales parecen formar parte de una trampa masculina. Los negros siempre están al lado de colores brillantes: los toques intensos de turquesa, amarillo, verde lima, violeta y azul eléctrico que los machos seguramente presumen en sus rituales de apareamiento.
Al absorber la luz de manera agresiva en las áreas que rodean las partes coloridas, los supernegros restañan las señales visuales que la hembra podría usar para juzgar el brillo relativo de la luz natural. Sin esa información comparativa, a la hembra no le queda más que concluir que los colores del macho no solo son brillantes sino que su brillo proviene del interior.
El clásico vestido negro te hace ver más delgada, y el clásico plumaje negro engaña a la vista.
c.2019 The New York Times Company
