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Erste Tarnkappe für sichtbares Licht vorgestellt

14.11.2007
Viele physikalische Fragen bleiben dennoch ungelöst

Forschern des Department of Electrical & Computer Engineering an der Universität in Maryland ist es nach eigenen Angaben gelungen, die erste Tarnkappe für sichtbares Licht zu entwickeln.

Bereits Ende September vergangenen Jahres hatte eine Gruppe von US-Forschern mit der Meldung aufhorchen lassen, dass es ihnen gelungen sei, eine Tarnkappe aus Metamaterialien zu konstruieren (pressetext berichtete: http://www.pte.at/pte.mc?pte=061020017 ).

Zum Unterschied zur aktuellen Variante, funktionierte der damals vorgestellte Tarnmantel aber nur im Mikrowellenbereich, war also optisch ohne Weiteres zu sehen. Auch das nun präsentierte Projekt hat noch seine Schwachstellen: Die entwickelte Tarnkappe ist mit einem Durchmesser von nur zehn Mikrometern so klein, dass damit umhüllte Gegenstände für das bloße menschliche Auge auch ohne Tarnfunktion nicht zu erkennen wären.

Das Prinzip eines physikalischen Tarnmantels ist eigentlich durchaus simpel. Man muss nur alle Lichtstrahlen, die auf einen Körper treffen, um diesen herumlenken. Hinter dem Körper vereinigen sich die Strahlen dann wieder und bewegen sich normal weiter, als wären sie nie auf ein Hindernis gestoßen. Ein Beobachter, der auf das so getarnte Objekt blickt, sieht zwar alles, was sich hinter diesem befindet, den Mantel selbst und seinen Inhalt sieht er aber nicht.

Die praktische Umsetzung dieses Prinzips ist allerdings höchst kompliziert. Um nämlich Licht möglichst unauffällig um ein Objekt herumzuleiten, benötigt man optische Materialien mit ganz speziellen Eigenschaften. Eine Hoffnung stellen in diesem Zusammenhang die sogenannten Metamaterialien dar. "Metamaterialien sind kleine metallische Strukturen, die in keinem natürlichen, sondern einem sehr komplexen Prozess hergestellt werden", erläutert Karl Unterrainer, Professor für Photonik an der Technischen Universität Wien, im Gespräch mit pressetext. Wenn ein Lichtstrahl das Metamaterial durchläuft, erzeugt er darin kleine elektrische Ströme, die wiederum auf den Strahl zurückwirken und ihn in eine bestimmte Richtung lenken. Die Größe und der Abstand der verbauten Elemente bestimmen dabei, wie stark ein Lichtstrahl abgelenkt wird. "Das Spezielle an Metamaterialien ist, dass ihr Brechungsindex ein von außen bestimmbarer Parameter ist", so Unterrainer. Auch negative Brechzahlen seien so kein Ding der Unmöglichkeit mehr.

Forscher, die sich mit der Entwicklung von Tarntechnologie beschäftigen, stehen aber noch vor einer Reihe von weiteren Herausforderungen. So muss ein brauchbares Material nicht nur bestimmte Brennzahlen aufweisen, es darf selbstverständlich auch nicht reflektieren, denn sonst würde es glänzen und eine Tarnung würde nicht funktionieren. Hinzu kommt die Kritik vieler Forscher, dass ein Tarnmantel für sichtbares Licht nicht größer als ein paar hundertstel Millimeter sein dürfte, denn sonst würde er einen Schatten werfen. Ungeachtet dessen bleibt auch noch zu klären, wie ein derartiger Tarnmantel praktisch anzuwenden wäre. Wenn nämlich alles Licht um das Mantelinnere herumgelenkt wird, dringt nichts hinein und sein Träger würde völlig im Dunkeln tappen.

Markus Steiner | pressetext.austria
Weitere Informationen:
http://www.ece.umd.edu

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