Mi, 13. Dezember 2017

Winzige Goldantennen

17.09.2015 20:00

Hauchdünne Tarnkappe macht Mini-Objekte unsichtbar

Wissenschaftler um Xiang Zhang von der Universität von Kalifornien in Berkeley haben eine neuartige Tarnkappe entwickelt, die kleine Gegenstände unsichtbar machen kann. Im Gegensatz zu früheren klobigen Ansätzen, schmiegt sich diese wie eine dünne Haut an das zu verbergende Objekt. Allerdings müssen die optischen Eigenschaften der Tarnhaut für jeden Gegenstand sorgfältig maßgeschneidert werden, wie die Entwickler im US-Fachblatt "Science" berichten.

Tarnkappen sind ein alter Menschheitstraum und Stoff für allerlei Zaubergeschichten. Statt der Magie bedienen sich Forscher für moderne Tarnkappen-Varianten sogenannter Metamaterialien. Diese künstlich hergestellten Werkstoffe haben optische Eigenschaften, die in der Natur so nicht vorkommen, und können zum Beispiel Licht um ein Objekt herumlenken. Allerdings funktioniert das meist nur mit Licht einer bestimmten Farbe und nicht für größere Gegenstände. Zwar hatten Karlsruher Forscher kürzlich auch größere Objekte unsichtbar gemacht, ihre Technik lässt sich aber wiederum nur im Nebel oder in ähnlich optisch diffusen Umgebungen wie Milchglas anwenden.

Das Team um Zhang wählte einen anderen Ansatz: Statt das Licht um das Objekt herumzulenken, verändert ihre Tarnkappe die Art und Weise, wie Licht von dem Objekt reflektiert wird. Dazu sitzen auf der Oberfläche der Tarnkappe zahlreiche winzige Goldantennen, die Licht aufnehmen und wieder abstrahlen. Form und Größe der Antennen bestimmen dabei die genaue Weise, wie das Licht wieder abgestrahlt wird. Zahl und Form der Antennen werden so genau der Form des zu versteckenden Objekts angepasst, dass die Abstrahlung wirkt, als sei das Licht von der Fläche reflektiert worden, auf der das nun unsichtbare Objekt liegt.

Mini-Objekt in rotem Licht unsichtbar
Die Forscher demonstrierten die Funktion mit einem 0,036 Millimeter kleinen Plättchen, auf das runde Erhebungen von einem Tausendstel Millimeter Höhe aufgebracht waren. Diese künstliche Mikro-Landschaft überzogen sie mit einer maßgeschneiderten Tarnkappe, die mit einer Dicke von 80 Nanometern rund tausendmal dünner war als ein menschliches Haar. Tatsächlich blieb das Mini-Objekt in Versuchen mit rotem Licht unsichtbar.

Nach Ansicht der Forscher lässt sich dieses Prinzip auch für größere Objekte anwenden. Allerdings funktioniert es nicht für das komplette sichtbare Spektrum. Und ein Mensch dürfte sich mit seiner maßgeschneiderten Tarnkappe nicht bewegen - durch die dabei unvermeidbare Veränderung seiner Form verlöre sie sofort ihre Wirkung.

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