US-Forscher entwickeln Tarn-Badematte

Neues Metamaterial macht unsichtbar

Wissenschaftler einer US-Universität haben ein neues Metamaterial vorgestellt. Diese Stoffe haben eine spezielle Oberfläche, die Licht nicht reflektiert, sondern um sie herum leitet. Ein Gegenstand, der mit einem solchen Stoff bedeckt ist, soll so unsichtbar werden.

Wenn Bilbo Beutlin die unliebsame Verwandschaft den Beutelhaldenweg heraufkommen sah, pflegte er seinen Ring auf den Finger zu streifen und zu verschwinden. Wenn Harry Potter in Schwierigkeiten steckt, wirft er sich seinen Zaubermantel über und wird unsichtbar. Was bisher dem Reich der Fantasie vorbehalten blieb, rückt in greifbare Nähe. Wissenschaftler in den USA haben erneut einen Stoff entwickelt, der Gegenstände für elektromagnetische Strahlen unsichtbar macht. Ihre Erkenntnisse beschreiben die Forscher um Ruopeng Liu in der aktuellen Ausgabe des renommierten US-Wissenschaftsmagazins Science.

Metamaterial Der Stoff bricht das Licht in einer Art und Weise, dass es erscheint, als sei das Objekt unter dem Stoff nicht da. Wenn ein Mikrowellenstrahl auf einen Spiegel trifft, werden die Wellen im gleichen Winkel, mit dem sie auftreffen, reflektiert. Eine Erhebung in dem Spiegel verändert das Reflexionsverhalten: Die Strahlen werden gestreut, damit wird die Erhebung sichtbar. Legen Liu und seine Kollegen jedoch den Tarnstoff über die Erhebung, werden die Wellen so reflektiert, als sei der Spiegel eben und die Erhebung nicht vorhanden.

Teammitglied David R. Smith vergleicht das Phänomen mit den Luftspiegelungen auf einer Straße an einem heißen Tag. "Was man sieht, gleicht Wasser, das über der Straße schwebt, aber es ist eine Spiegelung des Himmels. Dabei verdeckt die Luftspiegelung die Straße. Im Prinzip erschaffen wir mit dieser neuen Tarnkappe eine künstliche Luftspiegelung."

Metamaterialien heißen solche Stoffe. Ihr Geheimnis ist die Oberfläche: Deren Strukturen, die sich tausendfach wiederholen, sind kleiner als die Länge der Wellen des sichtbaren Lichts (zwischen 400 und 700 Nanometer). Solche Oberflächen reflektieren auftreffendes Licht nicht, sondern leiten es um den Gegenstand herum. So erscheint es, als sei das Objekt nicht da.

Die Tarnkappe, die das Team der Duke Universität in Durham im US-Bundesstaat North Carolina entwickelt hat, besteht aus über 10.000 Glasfaserteilchen, die in Reihe angeordnet sind. Der Tarnstoff ist gelb und misst etwa 50 x 10 Zentimeter. Er sehe allerdings "mehr aus wie ein gelber Badvorleger, als wie Harry Potters berühmtes Tuch", kommentierte Science - was in Anbetracht der Tatsache, dass der Stoff Gegenstände für Radar und möglicherweise auch für das Auge unsichtbar machen soll, etwas despektierlich wirkt. Welcher herkömmliche Badvorleger kann das schon?

Versuchsaufbau Die Wissenschaftler um Liu hatten bereits 2006 ein ähnliches Material vorgestellt. Das neue ist ihren Angaben nach jedoch deutlich komplexer und funktioniert in einem breiteren Mikrowellenspektrum, möglicherweise sogar mit sichtbarem Licht.

Anwendungen gibt es für diese Entwicklung viele. So könnten Tarnkappen etwa die drahtlose Kommunikation verbessern, indem sie die Auswirkungen von Hindernissen eliminieren oder als Schallschutz dienen. Daneben sind militärische Anwendungen denkbar - zu den Financiers des Forschungsprojektes gehören unter anderem der Rüstungskonzern Raytheon und die US-Luftwaffe.

Im Sommer 2008 hatten zwei Teams der Universität von Kalifornien in Berkeley zwei Metamaterialien vorgestellt, die ebenfalls Licht mit verschiedenen Wellenlängen umlenken und so Gegenstände verschwinden lassen sollen.