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Metamaterialien: Tarnhaut mit kleinen Schwächen

Eine nur 80 Nanometer dicke Beschichtung aus Goldplättchen ist die erste funktionierende Tarnkappe. Man darf sich nur nicht bewegen.
Symbolbild: Tarnkappe aus GoldplättchenLaden...

Seit einigen Jahren schon forschen Teams aus Physik und Materialwissenschaften an Tarnkappen aus Metamaterialien – Stoffen, die so ungewöhnlich mit Licht interagieren, dass sie Objekte hinter sich unsichtbar machen können. Jetzt hat eine Arbeitsgruppe um den Metamaterialexperten Xiang Zhang von der University of California in Berkeley die bisher eindrucksvollste Variante des Tarnkappenprinzips vorgestellt. Zhangs Tarnkappe besteht aus maßgeschneiderten Nanoantennen aus Gold, die über die Oberfläche des 36 mal 36 Mikrometer großen Objekts verteilt sind. Diese bewirken, dass sich das Licht verhält, als sei es von jener glatten Oberfläche reflektiert worden, die ohne das Objekt dort gewesen wäre.

Damit ist die Konstruktion aus den nanometergroßen Goldplättchen weiter als bisherige Tarnkappen. Die nämlich mussten mit einem zusätzlichen Material mit hohem Brechungsindex überzogen werden. Solche Konstruktionen ließen das verborgene Objekt tatsächlich verschwinden, veränderten allerdings die Phasenbeziehung zwischen den Lichtwegen, so dass die Tarnkappe selbst sichtbar blieb. Ein bisschen wie bei einem kleinen Kind, das sich unter der Bettdecke versteckt. Zhang und sein Team fanden einen Weg, dieses Phasenproblem durch eine geeignet strukturierte Oberfläche zu lösen. Sogar Kanten lassen sich Simulationen zufolge auf diese Weise verbergen. Allerdings hat auch die neue Konstruktion ihre Nachteile. Die Goldantennen müssen genau an die Form angepasst sein – die Tarnkappe ist also maßgeschneidert und verliert durch die kleinste Bewegung ihre Wirkung. Außerdem funktioniert sie wie ihre Vorläufer nur bei Licht einer bestimmten Farbe.

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