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Adhäsionskraft: Metamaterialien mit Klebewirkung

GeckofußLaden...

Metamaterialien können wie ein Geckofuß an einer metallischen oder dielektrischen Platte haften, vermuten Wissenschaftler der University of Southampton in England. Zumindest in der Theorie überwindet die anziehende Kraft zwischen den beiden Oberflächen die irdische Schwerkraft und lässt sich gezielt an- und wieder ausschalten. In der Praxis ist das Prinzip indes noch nicht umgesetzt.

Metamaterialien sind künstliche Strukturen mit maßgeschneiderten optischen Eigenschaften. Auf ihrer Oberfläche können winzige Schwingungen in der Elektronendichte auftreten, so genannte Plasmonen. Anregen lassen sich diese kollektiven Schwingungen der Elektronen mit Hilfe von Licht. Liegt das Metamaterial nun in der Nähe einer metallischen oder dielektrischen Oberfläche, erläutern Jianfa Zhang und seine Kollegen, sollte es zu einer Wechselwirkung zwischen den Plasmonen und den Elektronen im gegenüberliegenden Material kommen, wodurch dort eine genau entgegengesetzte Ladungsverteilung entsteht und sich die beiden Flächen letztlich anziehen. Die Stärke der Anziehungskraft hänge dabei von der Frequenz sowie Intensität des einfallenden Lichts ab.

Um die Erdanziehung zu überwinden, berichten die Forscher, reichten bereits Bestrahlungsstärken von nur einigen Dutzend Nanowatt pro Quadratmikrometer aus. Für den optisch gesteuerten Haftmechanismus können sich Zhang und seine Gruppe viele nützliche Anwendungen vorstellen; darunter beispielsweise winzige, mit Metamaterial beschichtete Sonden, die nanometergroße Objekte von einem Ort zum anderen schaffen.

Nun gilt es also, diese elektromagnetische Kraft auch experimentell nachzuweisen – was nicht allzu schwer sein sollte, betonen die Wissenschaftler um Zhang in ihrer Abhandlung. Immerhin erklären sie darin auch detailliert, unter welchen Bedingungen sie sich aller Voraussicht nach bemerkbar macht.

4. KW 2012

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 4. KW 2012

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