Forscher machen großen Schritt bei Tarnkappen

Die Wissenschaft arbeitet fieberhaft daran, Tarnkappen Realität werden zu lassen. Nun haben Forscher des Berkeley Lab und der University of California (UC) in Berkeley einen Ansatz demonstriert, der ihrer Ansicht nach für das Tarnen im sichtbaren Spektralbereich vielversprechend ist.

„Wir haben eine neue Lösung für das Problem der Unsichtbarkeit entwickelt, die auf dielektrische – nichtleitende – Materialien setzt“, erklärt Teamleiter Xiang Zhang, Materialwissenschaftler am Berkley Lab und Direktor des Nano-Scale Science and Engineering Center an der UC Berkeley. Damit hebt sich die Arbeit von bisherigen Forschungsbemühungen ab.“ Das ist sehr interessant. Bis jetzt hat man Metamaterialien aus metallischen Strukutren hergestellt“, meint Karl Unterrainer, Professor für Photonik an der Technischen Universität Wien, gegenüber pressetext.

Bisherige Forschungsarbeiten im Bereich Unsichtbarkeit wie etwa die ersten Tarnkappe für sichtbares Licht (pressetext berichtete: http://pressetext.de/news/071114001/) haben auf metallische Metamaterialien gesetzt, was auch historische Gründe hat. „Ursprünglich wurden sie ja für Radarfrequenzen entwickelt, und da war es bei der Herstellung günstiger, metallische Strukturen zu verwenden“, erklärt Unterrainer. Bei höheren Frequenzen besonders ab einem Terahertz seien Metalle aber problematisch und dielektrische Materialien besser. „Allerdings ist die Herstellung dieser Strukturen um einiges schwieriger, weshalb die kalifornische Arbeit einen sehr wichtigen Schritt in die richtige Richtung aufzeigt“, meint der Wissenschaftler.

Dem Team um Zhang ist es gelungen, nur mit dielektrischen Materialien eine Art Unsichtbarkeitsteppich zu entwickeln. Wird ein Objekt darunter gelegt, erscheint die Oberfläche des Teppichs aufgrund seiner speziellen Nanostruktur dennoch flach – das Objekt bleibt somit vor Betrachtern verborgen. Das Team konnte in Experimenten für eine Fläche von 3,8 Mikrometern mal 400 Nanometern und im nahen Infrarot nachweisen, dass dieser Ansatz funktioniert, wie die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Nature Nanomaterials berichten. Allerdings sollte die neue Tarnkappe aufgrund der rein dielektrischen Zusammensetzung und ihres Designs aufwärtsskalierbar sein, so Zhang. Der Teamleiter ist auch zuversichtlich, dass mit diesem Zugang und einer präziseren Fertigung auch ein Material für sichtbares Licht realisierbar ist – was echte Unsichtbarkeit vor dem menschlichen Auge ermöglichen würde. Auch soll es nicht beim zweidimensionalen Unsichtbarkeitsteppich bleiben. „Unser nächstes Ziel ist es, eine Tarnkappe für alle drei Dimensionen umzusetzen“, betont Zhang.

Den dielektrischen Materialansatz sieht Zhang als Hoffnungsträger. „Unsere optische Tarnkappe lässt nicht nur vermuten, dass geeignete Materialien für echte Unsichtbarkeit in Reichweite sind“, betont der Forscher dabei. Denn es würde sich auch die Möglichkeit eröffnen, Licht auf ähnliche Art auch für andere Anwendungen zu manipulieren. Als denkbare Beispiele nennt er leistungsfähige neuartige Mikroskope oder schnellere Computer.