Optik: Tarnkappe für sichtbares Licht entwickelt

Einfach so unsichtbar werden ist ein Traum, dem amerikanische Forscher nun ein kleines Stück näher gekommen sind. Sie haben eine Tarnkappe gebaut, die grünes Licht um sich herumleitet. Ein Betrachter sieht das Objekt deshalb nicht.

Wer nicht gesehen werden will, kann sich verstecken. Oder er passt sein Aussehen der Umgebung an, wie es Chamäleons praktizieren. Es gibt jedoch auch eine intelligentere Lösung: Man leitet die eintreffenden Lichtstrahlen um sich herum und hinter sich auf dem Weg weiter, den sie genommen hätten, wenn man nicht da wäre. Der Effekt: Für einen Betrachter scheint der auf diese Weise Getarnte tatsächlich nicht da zu sein, denn er ist nicht zu sehen.

Eine solche Technik zum Unsichtbarwerden schien seriösen Wissenschaftlern lange Zeit kaum denkbar, bis vor einem Jahr David Schurig und seine Kollegen von der Duke University in Durham die erste, äußerst primitive Tarnkappe vorstellten. Sie besteht aus einem Ring von mehreren Lagen Kupferdraht und Glasfaserfolien, der auftreffende elektromagnetische Wellen um sich herumführt.

Die Tarnkappe selbst besteht aus mehreren konzentrisch angeordneten Ringen aus sogenanntem Metamaterial, das die elektromagnetische Strahlung aufnimmt und an der gegenüberliegenden Seite des Ringes wieder abgibt. Die Strahlung bewege sich "wie Wasser, das um einem glatten Stein herumfließt", erklärte Schurig. Die Kappe hat jedoch einen entscheidenden Nachteil: Sie funktioniert nicht für sichtbares Licht.

Tarnkappe aus Acryl und einer Goldschicht

Ein Forscherteam von der University of Maryland hat dieses Manko nun beseitigt. Christopher Davis und seine Kollegen haben eine Tarnkappe entwickelt, die sichtbares Licht um sich herumleitet. Sie nutzen dasselbe Prinzip wie Schurig, auch ihre Tarnkappe besteht aus konzentrisch angeordneten Ringen. Allerdings ist das Material ein anderes: Es besteht aus transparentem Acryl, auf das eine dünne Goldschicht aufgebracht ist. Auch dabei handelt sich um ein Metamaterial, das jedoch im Bereich des grünen Lichts arbeitet.

In ihren Versuchen nutzten die Forscher einen Laser der Wellenlänge 532 Nanometer. Nach ihren Angaben funktionierte die Tarntechnik wie erwartet, das Team von Davis will seine Arbeit demnächst auch publizieren und hat auf arxiv.org bereits einen Artikel veröffentlicht . Die Unsichtbarkeit sei jedoch nicht perfekt, schreiben die Forscher, weil es Energieverluste in dem Goldfilm gebe.

Spezielle Brechungseigenschaften

Davis und seine Kollegen beschäftigen sich schon seit längerem mit sogenannten Plasmonen, also Dichteschwankungen von Ladungsträgern. Sie nutzen die Technologie auch für besonders leistungsstarke Mikroskoplinsen und haben darüber bereits im Wissenschaftsmagazin "Science" berichtet. Wenn das Licht auf die Goldringe trifft, wandelt es sich in Plasmonen um. Diese Oberflächenwellen wandern dann um die Ringstruktur herum und treten wegen der speziellen Brechungseigenschaften des Materials an der gegenüberliegenden Seite wieder als Lichtwelle aus.

Der Weg zu einem echten Unsichtbarkeitsmantel ist jedoch noch weit. Die bisher vorgestellten Tarnkappen funktionieren nur in zwei Dimensionen, auch wenn Mathematiker bereits über Tarnzylinder nachdenken. Damit die Technik auch in drei Dimensionen funktioniert, müsste man die Lichtwellen sowohl elektrisch als auch magnetisch beeinflussen, um sie um das zu versteckende Objekt herumzuführen, schreiben die Forscher. Das sei eine große Herausforderung. Die jetzt vorgestellte Technik funktioniere zudem nur für kleine Objekte mit bestimmter Form.

hda