Ultraschwarze Beschichtung für bessere Teleskope

Farbe ist Geschmackssache. Doch bei optischen Instrumenten ist das anders. Die Farbe seiner Beschichtung ist entscheidend dafür, wie präzise etwa ein Teleskop messen kann. Je mehr Streulicht sie absorbiert, desto besser die Messergebnisse. Und schwarz absorbiert Licht am besten. Eine Forschungsgruppe stellte jetzt eine tiefschwarze Beschichtung her, die künftige Teleskope verbessen könnte. Wie die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Fachmagazin „Journal of Vacuum Science & Technology A” berichten, trotzt ihre Beschichtung widrigen Verhältnissen wie sie etwa im Weltraum herrschen.

Schwarz ist nicht gleich schwarz

Wie gut Licht absorbiert wird, hängt von der Art der Beschichtung, vom beschichteten Material und vom Einfallswinkel des Lichts ab. In Weltraumteleskopen kommt es auf jede kleine Verbesserung dieser Eigenschaften an, um präzisere Messergebnisse zu ermöglichen. Die derzeit gängige schwarze Farbe, die in der Raumfahrt verwendet wird, heißt Aeroglaze Z306 und absorbiert etwa 96 Prozent des einfallenden Lichts.

Bauteile vor und nach dem Beschichten

Nun entwickelte das Team um Jianfei Jin von der Universität Shanghai eine Beschichtung für Magnesiumverbindungen, die häufig zum Bau von Instrumenten in der Raumfahrt verwendet werden, aber auch leicht rosten. Dazu trugen sie mit einem Verfahren namens Atomlagenabscheidung extrem dünne Schichten auf – abwechselnd aus aluminiumdotiertem Titancarbid und Siliziumnitrid. Auf diese Weise lassen sich Schichten auftragen, die nicht dicker als ein Atom sind.

Die Beschichtung erwies sich selbst unter widrigen Bedingungen wie Reibung, Hitze, Feuchtigkeit oder extremen Temperaturschwankungen als stabil. Und sie absorbiert 99,4 Prozent des sichtbaren Lichts. Zwar ist das nicht das schwärzeste Schwarz, das bisher erreicht wurde – andere Beschichtungen absorbieren sogar über 99,9 Prozent des Lichts. Jedoch eignen sich jene nicht für alle Oberflächen und überstehen nicht alle Witterungsbedingungen und sind damit nicht ideal für den Einsatz im All.

Jin und sein Team hoffen nun, dass die Beschichtung zukünftig in Weltraumteleskopen und anderen optischen Instrumenten zum Einsatz kommen, die auf extreme Bedingungen zugeschnitten sind. Parallel arbeiten sie daran, ein breiteres Lichtspektrum abzudecken und mit einer nächsten Beschichtung auch Ultraviolett- und Infrarotstrahlung stärker zu absorbieren.