Bis jetzt waren die von Wissenschaftlern entwickelten Tarnkappen ziemlich sperrige Apparate – ein offensichtlicher Makel für diejenigen, die an Anwendungen wie in den Harry-Potter-Filmen interessiert sind.
Wissenschaftler aus den Vereinigten Staaten haben jetzt allerdings eine Tarnkappe entwickelt, die nur einige Mikrometer dick ist und dreidimensionale Objekte in ihrer natürlichen Umgebung vor Mikrowellen verbergen kann, in allen Richtungen und aus allen Blickwinkeln des Beobachters. Die Forscher von der University of Texas in Austin haben eine neue, ultradünne Schicht verwendet, die sie als „Metascreen“ (etwa: „Metaschirm“) bezeichnen. Sie berichten darüber in einer Studie, die am 26. März 2013 im New Journal of Physics des Institute of Physics und der Deutschen Physikalischen Gesellschaft veröffentlicht wurde.
Die Metascreen-Tarnkappe wurde entwickelt, indem Streifen aus 66 Mikrometer dickem Kupferband in Fischnetz-Optik auf einen 100 Mikrometer dicken, flexiblen Polykarbonatfilm aufgebracht wurden. Die Tarnkappe wurde benutzt, um einen 18 Zentimeter langen, zylindrischen Stab vor Mikrowellen zu verbergen und zeigte eine optimale Funktionalität, als die Mikrowellen eine Frequenz von 3,6 Gigahertz hatten und eine mäßige Bandbreite besaßen. Die Forscher sagen zudem voraus, dass seltsam geformte und asymmetrische Objekte aufgrund der Verformbarkeit des Metascreens und der Robustheit der vorgeschlagenen Tarnkappentechnik auf dieselbe Weise verhüllt werden können.
Objekte sind beobachtbar, wenn Wellen (egal ob Schall-, Licht-, Röntgen-, oder Mikrowellen) von ihrer Oberfläche abprallen. Der Grund dafür, warum wir Objekte sehen, liegt darin, dass Lichtwellen von ihrer Oberfläche in Richtung unserer Augen abprallen und unsere Augen sind in der Lage, diese Informationen weiterzuverarbeiten. Während vorherige Studien Metamaterialien benutzt haben, um eintreffende Wellen um ein Objekt herumzuleiten, verwendet diese neue Methode, die von den Forschern als „Mantle Cloaking“ („Manteltarnung“) bezeichnet wird, einen ultradünnen, metallischen Metascreen, um die Wellen auszulöschen, wenn sie von dem verhüllten Objekt reflektiert werden.
„Wenn sich die reflektierten Felder der Tarnkappe und des Objekts überlagern, löschen sie sich gegenseitig aus und der Endeffekt sind Transparenz und Unsichtbarkeit bei allen Beobachtungswinkeln“, sagte Professor Andrea Alu, Co-Autor der Studie. „Die Vorteile der Manteltarnung gegenüber [anderen] existierenden Techniken sind ihre Verformbarkeit, die Einfachheit ihrer Herstellung und die verbesserte Bandbreite. Wir haben gezeigt, dass man keine Metamaterialien braucht, um die Streuung von einem Objekt auszulöschen. Eine einfache, gemusterte Oberfläche, die sich an das Objekt anpasst, könnte ausreichend und in vielerlei Hinsicht sogar besser als ein Metamaterial sein.“
Letztes Jahr war dieselbe Forschungsgruppe die erste, die ein dreidimensionales Objekt erfolgreich tarnen konnte, indem die Wissenschaftler eine Methode namens „Plasmonic Cloaking“ („plasmonische Tarnung“) verwendeten, wobei unhandlichere Materialien zum Einsatz kamen, um die Streuung von Wellen auszulöschen. Auf dem weiteren Weg wird es eine der wichtigsten Herausforderungen für die Forscher sein, ein Objekt mit Hilfe der „Manteltarnung“ vor sichtbarem Licht zu verstecken. „Im Prinzip könnte diese Technik auch auf sichtbares Licht angewandt werden“, fügte Professor Alu hinzu.
„Tatsächlich sind Metascreens einfacher für sichtbare Frequenzen zu realisieren als Gewebe aus Metamaterialien und dieses Konzept könnte uns einer praktischen Realisierung näherbringen. Die Größe der Objekte, die mit dieser Methode effizient getarnt werden können, richtet sich allerdings nach der Wellenlänge, mit der sie betrieben wird. Wenn sie also auf sichtbare Frequenzen angewandt wird, sind wir möglicherweise imstande, die Streuung von mikrometergroßen Objekten effizient zu stoppen. „Wir haben uns auch noch andere aufregende Anwendungen vorgestellt, welche die Manteltarnung und sichtbares Licht verwenden, beispielsweise die Verwirklichung von optischen Nanokennzeichnungen und Nanoschaltern, sowie non-invasive Messgeräte, die verschiedene Vorteile für biomedizinische und optische Instrumente mit sich bringen würden.“
Quelle: http://www.iop.org/news/13/mar/page_59773.html
(THK)
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