Tarnkappe bald greifbar?
Wie lange wohl träumt die Menschheit schon von Wunderkappen, mit denen man in die Unsichtbarkeit verschwinden kann? EU-finanzierte Forscher haben nun tatsächlich die erste dreidimensionale Tarnkappe geschaffen und diese auch erfolgreich eingesetzt, um eine kleine Beule auf einem Goldfilm unsichtbar zu machen. Diese Erkenntnisse stellen einen wesentlichen Fortschritt im Bereich der Transformationsoptik dar, die spezielle "Metamaterialien" einsetzt, mit denen Licht auf neuartige Weise beeinflusst und umgeleitet wird. Die Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) in Deutschland und vom Imperial College London im Vereinigten Königreich erklären in der Online-Fachzeitschrift Science, wie ihre Tarnkappe funktioniert. Die europäische Finanzhilfe für diese Arbeit stammt aus dem dreijährigen Projekt PHOME ("Photonic metamaterials"). PHOME wurde mit 1,43 Millionen EUR aus dem Programm Neue und künftige Technologien (FET) finanziert, das unter dem Themenbereich "Informations- und Kommunikationstechnologien"(IKT) des Siebten Rahmenprogramms läuft. Bisherige Tarnkappen funktionierten nur zweidimensional. Das bedeutet, dass das verdeckte Objekt nur von vorne unsichtbar war, aber sichtbar, wenn es von der Seite betrachtet wird. Mit dieser Studie ist zum ersten Mal die Realisierung einer Struktur gelungen, die ein Objekt in drei Dimensionen unsichtbar macht. "Tarnkappen und Tarnumhänge faszinieren die Menschheit bereits seit ewigen Zeiten und wir konnten nun als Erste zeigen, dass das, was bereits in zwei Dimensionen möglich war, auch für drei Dimensionen möglich ist", kommentierte Dr. Tolga Ergin vom KIT und Leitautor der Studie in einem Podcast auf der Science-Website. Die Tarnkappe selbst besteht aus winzigen Stiften, wenige hundert Nanometer groß, die wie in einem Holzstapel angeordnet sind. Durch diese sorgfältige Anordnung können sie Lichtwellen teilweise beugen. Das Team verwendete diese neuartige Struktur, um eine winzige Beule auf einem Goldfilm unsichtbar zu machen. "Stellen Sie sich einen Spiegel mit einer winzigen Beule vor", erklärt Dr. Ergin. Man könnte etwas unter dieser Beule verstecken - der Hubbel wäre aber weiterhin sichtbar, weil das Spiegelbild verzogen wäre. "Wir haben diese Tarnstruktur so über die Beule gelegt, dass der Spiegel flach erscheint, und man nicht erkennen kann, ob etwas unter dem Spiegel liegt." Laut Dr. Ergin waren die Forscher überrascht, wie gut ihre Tarnkappe in drei Dimensionen funktionierte. Der Effekt der Tarnkappe funktioniert bei Wellenlängen zwischen 1,2 bis 2,75 Mikrometer. Das liegt im Infrarotbereich - gerade außerhalb des für den Menschen Sichtbaren. Doch Dr. Ergin nimmt an, dass diese Vorrichtung auch bei anderen Wellenlängen funktionieren könnte. Schaut man in die Zukunft, so könnte die Transformationsoptik einige spannende Anwendungsbereiche haben. So liegt etwa die Telekommunikationswellenlänge 1,55 Mikrometer mitten im Bereich der neuen Vorrichtung. "Im Bereich der Transformationsoptik gab es bereits Vorschläge für Vorrichtungen wie Superantennen, die das Licht aus allen Richtungen auf einen Punkt bündeln und viele andere", so Dr. Ergin. "Es ist wirklich schwer zu sagen, welche Anwendungen uns die Zukunft bringen wird, aber dieses Forschungsfeld ist riesig und birgt unzählige Möglichkeiten." Er kommt zu dem Schluss: "Diese Tarnkappe und alle anderen Tarnumhänge sind einfach ein schöner und spannender Höhepunkt, mit dem gezeigt wird, wozu Transformationsoptik fähig ist."
Länder
Deutschland, Vereinigtes Königreich