Tarnkappe

Metamaterial macht Gegenstände unsichtbar

Forscher aus Karlsruhe haben ein Metamaterial entwickelt, das im sichtbaren Lichtspektrum funktioniert. Sie haben daraus eine winzige Tarnkappe gebaut, mit der sie eine Wölbung in einer Metallfläche optisch verschwinden lassen können.

Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben ein Material entwickelt, das es ermöglicht, Gegenstände im roten Spektrum des sichtbaren Lichts verschwinden zu lassen.

100 Nanometer große Holzscheite

Das von Joachim Fischer und Tolga Ergin entwickelte sogenannte Metamaterial lenkt Lichtwellen so, dass diese das Material wieder verlassen, als ob sie nie mit dem Objekt, das von dem Metamaterial bedeckt wird, in Berührung gekommen wären. Es besteht aus Kunststoff und Luft. Die Forscher vergleichen seine Struktur mit einem Holzstapel. Die Scheite, die etwa 100 Nanometern groß sind, lenken die Lichtwellen um.

Die Struktur des Metamaterials ist kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts. (Bild: KIT)

Die Forscher haben aus dem Metamaterial eine Tarnkappe konstruiert, mit der sie ein Objekt, das in einer Wölbung in einem Metallspiegel liegt, unsichtbar gemacht haben. Die Lichtwellen wurden so umgelenkt, dass die Metallfläche flach und ohne Wölbung erschien. Die Tarnkappe, die Fischer und Ergin aus dem Metamaterial gebaut haben, ist allerdings sehr klein: Sie ist kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haares.

Kleiner als die Wellenlänge

Um einen solchen Effekt zu erreichen, muss das Metamaterial Strukturen aufweisen, die kleiner sind als die Länge der Wellen, die abgelenkt werden sollen. Bei Rundfunk- oder Radarwellen, die eine recht große Wellenlänge haben, könnte ein Tarnkappenmaterial "fast mit der Nagelschere produziert werden", erklärt Martin Wegener, der die KIT-Arbeitsgruppe leitet, in der das Metamaterial entwickelt wurde. Damit Lichtwellen im sichtbaren Spektrum umgelenkt werden können, müssen die Strukturen im Nanometerbereich liegen.

Derzeit geht das allerdings nur im roten Spektrum des sichtbaren Lichts. Um eine Tarnkappe zu bekommen, die für das gesamte Spektrum des sichtbaren Lichts funktioniert, müssen die Forscher den Abstand zwischen den Strukturen halbieren, sagt Fischer.

Um Strukturen in dieser Größenordnung herstellen zu können, haben die Karlsruher ein eigenes Verfahren entwickelt, das Direkte Laserschreiben (DLS). Damit lassen sich die winzigen 3D-Strukturen erzeugen, die über optische Eigenschaften verfügen, die in der Natur nicht vorkommen.