"Mirage effect from thermally modulated transparent carbon nanotube sheets". A. E. Aliev, Y. N. Gartstein, R. H. Baughman. Nanotechnology 22, 435704 (2011).
Abstract: The single-beam mirage effect, also known as photothermal deflection, is studied using a free-standing, highly aligned carbon nanotube aerogel sheet as the heat source. The extremely low thermal capacitance and high heat transfer ability of these transparent forest-drawn carbon nanotube sheets enables high frequency modulation of sheet temperature over an enormous temperature range, thereby providing a sharp, rapidly changing gradient of refractive index in the surrounding liquid or gas. The advantages of temperature modulation using carbon nanotube sheets are multiple: in inert gases the temperature can reach >2500 K; the obtained frequency range for photothermal modulation is around 100 kHz in gases and over 100 Hz in high refractive index liquids; and the heat source is transparent for optical and acoustical waves. Unlike for conventional heat sources for photothermal deflection, the intensity and phase of the thermally modulated beam component linearly depends upon the beam-to-sheet separation over a wide range of distances. This aspect enables convenient measurements of accurate values for thermal diffusivity and the temperature dependence of refractive index for both liquids and gases. The remarkable performance of nanotube sheets suggests possible applications as photo-deflectors and for switchable invisibility cloaks, and provides useful insights into their use as thermoacoustic projectors and sonar. Visibility cloaking is demonstrated in a liquid.
Resumen: El efecto de espejismo de un haz, también conocido refracción fototérmica, es estudiado usando una lámina de aerogel con nanotubos de carbono independientes altamente alineados como fuente de calor. La extremadamente baja capacidad térmica y la alta habilidad de transferir calor de estas láminas de nanotubos de carbono ordenados permite la modulación de la temperatura de la lámina a altas frecuencias, en un amplio intervalo de temperaturas, propiciando un cambio preciso y rápido del gradiente de índice de refracción en el gas o en el líquido que le rodea. Las ventajas de la modulación térmica usando láminas de nanotubos de carbono son varias: en los gases inertes las temperaturas pueden alcanzár más de 2500 K, el intervalo de frecuencias obtenido para la modulación fototérmica está alrededor de 100 kHz en gases y por encima de los 100 Hz en líquidos con alto índice de refracción, y la fuente de calor es transparente a las ondas ópticas y acústicas. A diferencia de las fuentes de calor convencionales para la refracción fototérmica, la intensidad y la fase de la componente del haz que es térmicamente modulado depende linealmente de la separación entre el haz y la lámina sobre un amplio intervalo de distancias. Esta situación permite la medición de valores precisos de la dependencia del índice de refracción con la difusividad térmica y la temperatura tanto para líquidos como para gases. El destacado desempeño de las láminas de nanotubos sugiere posibles aplicaciones como foto-desviadores de luz y capas de invisibilidad reversibles, además de aumentar la comprensión en el uso de proyectores termoacústicos y del sonar. El uso como capa de invisibilidad se demuestra en un líquido.
