Tarnvorrichtung: Nano-Röhrchen verbiegen sichtbares Licht

Theoretisches Modell arbeitet bisher nur mit einer Wellenlänge

Seit Jahren suchen Forscher in aller Welt nach einer Möglichkeit, Objekte vor sichtbarem Licht zu verstecken. Die mathematischen Ansätze für eine Umleitung des Lichts liegen seit 2006 vor, nun haben Wissenschaftler in den USA ein theoretisches Modell für die physikalische Umsetzung entwickelt.

Die Mitarbeiter der Universität Purdue im US-Bundesstaat Indiana stützen sich bei ihren neuen Forschungen unter anderem auf Arbeiten aus Großbritannien, in denen vor allem Sir John Pendry am Imperial College London Anfang 2006 eine Theorie aufstellte, nach der sich elektromagnetische Wellen um ein Objekt herum umleiten lassen müssten. Pendrys Arbeit sorgte in Wissenschaftskreisen für Aufsehen, da sie mathematisch nachwies, dass die Idee funktionieren müsste - es fehlte nur noch an den so genannten Metamaterialien, die sich elektromagnetisch neutral verhalten.

Aus welchen Werkstoffen solche Metamaterialien hergestellt werden sollen, ist noch nicht erforscht. An der Purdue-Universität in Indiana ist man nun aber schon sicher, welche Form die Oberfläche eines getarnten Objekts annehmen soll. Der zu versteckende Gegenstand soll mit Nano-Röhrchen von 10 Nanometern Dicke beschichtet werden, die das einfallende Licht um ihn herumleiten. Dahinter liegende Objekte würden so durch den Gegenstand scheinen, dass das Verfahren auch in der umgekehrten Richtung funktioniert.

Gleiches Objekt, unten mit umgeleitetem Licht Der Haken liegt bisher daran, dass die Größe und Ausrichtung der Nano-Röhrchen auch die Wellenlänge des durchscheinenden Lichts bestimmt. Zudem ist die Umlenkung bisher nur im mathematischen Modell mit Computerhilfe untersucht, ein praktischer Versuch steht noch aus. Laut den Berechnungen der US-Wissenschaftler soll das Verfahren immerhin bei einer einzelnen Wellenlänge funktionieren: Bei 632,8 Nanometern, was im sichtbaren Spektrum der Farbe Rot entspricht, könnte man ein Objekt unsichtbar machen. Die Forscher halten es auch für möglich, eine Nano-Beschichtung zu konstruieren, die alle Wellenlängen des sichtbaren Lichts um einen Gegenstand herumleitet, was dann die Unsichtbarkeit bedeuten würde.

Aber auch schon mit einer Wellenlänge, oder einigen wenigen, sollen sich praktische Anwendungen ergeben. Die Forscher - deren Arbeit unter anderem von militärischen Einrichtungen wie der DARPA finanziert wird - denken unter anderem an die Tarnung von Soldaten vor Nachtsichtgeräten. Diese arbeiten meist mit Infrarotlicht, einem Restlichtverstärker ist mit dem neuen Verfahren aber vermutlich nicht beizukommen.

Ihre Arbeiten veröffentlichen die Purdue-Mitarbeiter in der April-Ausgabe des US-Magazins "Nature Photonics".