Unsichtbare Objekte: Forscher konstruieren Tarnmantel wie bei Harry Potter

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Unsichtbare Objekte: Forscher konstruieren Tarnmantel wie bei Harry Potter

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Sobald es für Harry Potter brenzlig wird, hat er seinen Stab zur Hand - und manchmal auch seine Tarnkappe.

US-Forscher haben mit einem Tarnmantel einen handgroßen Zylinder verschwinden lassen. Sie verwendeten dazu ein feines Kupfernetz. Allerdings funktioniert das nur bei einer bestimmten Art von Lichtwellen.

Verschwinden und trotzdem da zu sein - das ist vielleicht eine der kühnsten Phantasien des Menschen. Der Traum der Unsichtbarkeit wurde bislang jedoch nur auf der großen Leinwand Realität. Der Hobbit Frodo beim "Herr der Ringe" nutzt etwa den machtvollen Ring, um sich unsichtbar zu machen. In der Harry-Potter-Saga zieht sich der Zauberlehrling Harry einen Tarnmantel um - und ist für alle anderen plötzlich nicht mehr zu sehen.

Nun ist Forschern der University of Texas Ähnliches geglückt: Sie haben mit einem neuartigen Tarnmantel einen handgroßen Zylinder verschwinden lassen - allerdings zunächst nur im Bereich der Mikrowellen.

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Die Wissenschaftler nutzten ein hauchdünnes, feines Kupfernetz, um den Zylinder für Mikrowellen unsichtbar zu machen. „Im Prinzip kann diese Technik auch für Licht angewendet werden“, erläuterte Prof. Andrea Alù von der Universität von Texas in einer Mitteilung. Mikrowellen und Licht sind unterschiedliche Bereiche des elektromagnetischen Spektrums und unterscheiden sich lediglich durch die Wellenlänge. Ein Objekt im sichtbaren Licht verschwinden zu lassen, bleibt aber eine große Herausforderung.

Die Wissenschaftler stellen ihre Versuche im Fachblatt „New Journal of Physics“ vor, das vom britischen Institute of Physics und von der Deutschen Physikalischen Gesellschaft herausgegeben wird. Das Team nutzte einen neuen Ansatz: Statt sogenannte Metamaterialien einzusetzen, die das Licht um ein Objekt herumlenken sollen, löschten die Forscher mit dem feinmaschigen Kupfergitter die vom Zylinder reflektierte Strahlung aus. Elektromagnetische Felder, darunter Licht und Mikrowellen, bestehen aus Wellen. Wir sehen Objekte, weil sie diese Wellen reflektieren. Aber: „Wenn sich die gestreuten Felder vom Tarnmantel und dem Objekt überlagern, löschen sie sich gegenseitig aus, und der Gesamteindruck ist Transparenz und Unsichtbarkeit aus allen Blickwinkeln“, erläuterte Alù.

Anwendungsgebiete: Biomedizin und optische Techniken

Die Forscher demonstrierten die Funktion ihres Tarnmantels mit einem 18 Zentimeter großen Zylinder. Sie gehen aber davon aus, dass sich auf dieselbe Weise auch unsymmetrische oder unregelmäßig geformte Objekte verstecken lassen. Der von ihnen konstruierte Tarnmantel besteht aus einem nur 66 tausendstel Millimeter dünnen Kupfernetz auf einer 0,1 Millimeter dünnen Kunststofffolie und lässt sich im Prinzip um jede Form legen. „Die Vorteile dieses Tarnmantelverfahrens gegenüber existierenden Techniken sind seine Formanpassungsfähigkeit, die einfache Herstellung und die verbesserte Bandbreite“, betonte Alù. Mit der Bandbreite bezeichnen die Physiker den Ausschnitt aus dem elektromagnetischen Spektrum, in dem der Tarnmantel funktioniert.

In Zukunft will das Team die Technik auch im sichtbaren Licht testen. „Tatsächlich sind solche "Metaschirme" für sichtbare Frequenzen leichter zu realisieren als voluminöse Metamaterialien, und dieses Konzept könnte uns einer praktischen Umsetzung näherbringen“, erläuterte Alù. „Allerdings schrumpft die Größe der Objekte, die mit dieser Methode effektiv versteckt werden können, mit der Wellenlänge, so dass wir bei optischen Frequenzen vielleicht die Streuung von mikrometergroßen Objekten effektiv stoppen können.“ Ein Mikrometer ist ein tausendstel Millimeter. Die Technik könnte sich den Physikern zufolge jedoch auch für andere Anwendungen wie Nanoschalter oder nichtinvasive Sensoren nutzen lassen, wovon unter anderem biomedizinische und optische Techniken profitieren könnten.

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