Metamaterialien: Tarnkappe verbirgt Gegenstand vor Mikrowellen

Im Jahr 2006 stellten Forscher die erste Tarnkappe vor - nun präsentieren sie eine Verbesserung des Modells. Es verbirgt ein Objekt vor Mikrowellen, und zwar deutlich besser als zuvor. Das Prinzip ist vor allem fürs Militär interessant.

Funktioniert im Mikrowellenbereich: Die Tarnkappe, präsentiert von Entwickler Nathan Landy Zur Großansicht
Duke University

Funktioniert im Mikrowellenbereich: Die Tarnkappe, präsentiert von Entwickler Nathan Landy

Sie verbergen Gegenstände im Ultraschallbereich, machen sie vor Magnetfeldern oder Wärmestrahlung unsichtbar: Die Entwicklung von Tarnkappen läuft rasant. Nun präsentieren Forscher der Duke University in Durham (US-Bundesstaat North Carolina) eine verbesserte Variante der ersten im Jahr 2006 vorgestellten Tarnkappe. Sie besteht aus einem Metamaterial und entfaltet ihre Wirkung im Mikrowellenbereich.

Metamaterialen sind in der Lage, elektromagnetische Wellen so umzulenken, dass sie hinter einem Gegenstand weiterlaufen, als hätten sie nur Luft durchquert. Aus diesem Grund funktionieren sie als Tarnkappe. Das im Jahr 2006 vorgestellte Modell hatte allerdings einige Schwächen; an den Rändern wurden Wellen reflektiert. Bei der nun von Nathan Landy und David Smith entwickelten Tarnkappe werden diese Spiegelungen deutlich reduziert.

Landy vergleicht den Effekt der älteren Tarnkappe mit dem von klarem Glas. Man kann gut hindurchsehen. Aber gleichzeitig weiß der Betrachter, dass sich dort Glas befindet, weil Licht von der Oberfläche des Glases reflektiert wird. "Uns war bewusst, dass wir Wellen durch die Reflektion an den Rändern der Tarnkappe verlieren", sagt Landy zur Studie von 2006. "Aber da es das Ziel war, das Grundprinzip der Tarnkappe zu demonstrieren, haben wir uns darum erst einmal nicht gekümmert."

Die jetzt im Fachmagazin "Nature Materials" vorgestellte Tarnkappe besteht wie das ältere Modell auch aus Kupfer und Glasfaserfolie, allerdings ist der Aufbau nun komplizierter. Die frühere Variante hatte vor allem an den Rändern und Ecken Wellen gespiegelt. Durch genaue Berechnungen und Feinarbeit beim Bau der Tarnkappe konnten die Wissenschaftler diese Reflektionen jetzt minimieren.

So gut die Tarnkappe nun auch arbeitet, ist ihre praktische Anwendung dennoch begrenzt: Sie funktioniert nur in einem sehr engen Winkel. Landy und seine Kollegen arbeiten daran, die Verbesserungen auch bei dreidimensionalen Tarnkappen anzuwenden. Auf den optischen Bereich sind diese Ideen allerdings kaum übertragbar.

Doch auch für eine Tarnung im Mikrowellenbereich sind praktische Anwendungen denkbar. Schließlich werden diese Wellenlängen unter anderem von Radar und Satelliten genutzt. Dass das Prinzip für das Militär interessant zu sein scheint, zeigt sich daran, dass sowohl das Naval Surface Warfare Center als auch das U.S. Army Research Office die Arbeit mitfinanziert haben.

wbr

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