Durchbruch auf dem Weg zu Tarnkappen

Forschern der amerikanischen Duke University und der chinesischen Southeast University ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu Tarnkappen gelungen, die Objekte praktisch unsichtbar machen können.

Wie sie in der heute, Freitag, erschienenen Ausgabe von Science berichten, schirmt ihre aktuelle Entwicklung das geschützte Objekt erstmals in einem ausgedehnten Spektralbereich ab. Gelungen ist das zunächst bei Mikrowellen, doch die Forscher sind vom großen Potenzial ihrer Entwicklung überzeugt. „Der genutzte Zugang sollte unsere Fähigkeit verbessern, verschiedene Arten von Wellen abzuschirmen“, erklärt David R. Smith, Professor für Elektro- und Computertechnik an der Duke. Denn ein neuer Algorithmus erleichtert die Entwicklung geeigneter Materialien.

Schon vor etwas mehr als zwei Jahren haben Duke-Wissenschaftler mit einem ersten Tarnkappen-Prototypen überrascht (pressetext berichtete: http://pte.at/pte.mc?pte=061020017), jetzt ist ihnen ein weiterer großer Schritt gelungen. „Der Unterschied zwischen dem ursprünglichen Gerät und dem neuesten Model ist wie zwischen Tag und Nacht“, sagt Smith. Denn die Neuentwicklung schirmt Mikrowellen im breiten Frequenzbereich von 13 bis 16 Gigahertz ab und verspricht fast unbegrenzte Möglichkeiten. Die Entwicklung „werde viel leichter ins Infrarote und für sichtbares Licht übertragbar“, so Smith.

Möglich wurde der Erfolg durch neu entwickelte Algorithmen, die bei der Entwicklung und der Herstellung sogenannter Metamaterialien helfen. Das sind exotische Komposit-Materialien, die Eigenschaften haben können, die in der Natur so nicht vorkommen. Dazu zählt die Möglichkeit Wellen so um Objekte herumzuleiten, dass der Eindruck entsteht, die Wellen hätten sich geradlinig durch leeren Raum ausgebreitet. Das funktioniert je nach Gestaltung des künstlichen Materials nicht nur für elektromagnetische Wellen und somit Licht, sondern auch für Schallwellen, wie spanische Forscher im Juni 2008 gezeigt haben.

Im Laborexperiment hat das amerikanisch-chinesische Forscherteam gezeigt, dass sie eine Unebenheit auf einer Spiegeloberfläche verschwinden lassen können und der Spiegel dadurch flach wirkt. „Das ist noch keine wirklich Tarnkappe, da man das Objekt selbst noch sieht“, meint daher Professor Ulf Leonhardt von der schottischen St. Andrews University http://www.st-andrews.ac.uk im pressetext-Interview. Leonhardt ist ein Experte im Bereich Unsichtbarkeits-Forschung und hat sich auch damit beschäftigt, wie die extremen Anforderungen an die Materialeigenschaften reduziert werden könnten, die bei bisherigen Tarnkappen-Ansätzen wie dem der Duke-Forscher entstehen. Ein entsprechendes Konzept, das auf ein Ausnutzen nicht-euklidischer Geometrien setzt, hat er Anfang des Jahres in Science vorgestellt.