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Dienstag, 28.03.2017
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Echte „Tarnkappe“ jetzt auch in 3D

Forscher machen erstmals Objekt in allen drei Dimensionen unsichtbar

Die Tarnkappe oder der Tarnumhang von fiktionalen Helden wie Harry Potter sind jetzt ein Stück näher an die Wirklichkeit herangerückt: Einem europäischen Forscherteam ist es gelungen, Lichtwellen um eine Ausbeulung von wenigen Mikrometern herumzulenken, so dass diese von allen Seiten aus betrachtet unsichtbar wurde. Dies ist damit die erste Studie, deren Ergebnisse es ermöglicht haben, ein Objekt in allen drei Dimensionen unsichtbar zu machen.
Brechung von Lichtstrahlen

Brechung von Lichtstrahlen

Harry Potters „Tarnumhang“ ist der Wirklichkeit einen Schritt näher gekommen: Wissenschaftlern aus Deutschland, Griechenland, der Türkei und Großbritannien ist es gelungen, Lichtstrahlen unter Verwendung von Nanotechnologie so zu manipulieren, dass sich nicht nur neue Anwendungsmöglichkeiten in Linsen und optischen Schaltkreisen ergeben, sondern auch exotische dreidimensionale Vorrichtungen wie „Tarnumhänge“ möglich werden. Obwohl derzeit nur Objekte einer Größe unterhalb der Millimetergrenze „unsichtbar“ gemacht werden können, wurde im Rahmen des Projekts prinzipiell der Beweis erbracht, dass die optischen Eigenschaften von Werkstoffen in bislang für unmöglich gehaltener Weise gesteuert werden können.

Die an dem von der europäischen Union geförderten Projekt PHOME beteiligten Wissenschaftler entwickelten im ersten Schritt photonische Metamaterialien, die das Verhalten von Lichtstrahlen beeinflussen. Dieser technologische Durchbruch beruht auf dem Prinzip der Transformationsoptik, auf deren Gebiet das Projektteam Pionierarbeit geleistet hat. Der „Tarnmantel“ selbst besteht aus nur wenige Hundert Nanometer dicken Stäbchen, die in einer holzstapelähnlichen Struktur angeordnet sind. Diese werden sorgfältig so ausgerichtet, dass sie Lichtwellen teilweise umlenken können.

Umlenkung in drei Dimensionen


Durch die Änderung der Geschwindigkeit und Richtung der Lichtausbreitung können die Wissenschaftler Lichtwellen bei Wellenlängen, die dem für das menschliche Auge sichtbaren Spektrum nahekommen, derart um eine Ausbeulung von der Größe weniger Mikrometer herumlenken, dass diese in drei Dimensionen unsichtbar wird. Derzeit wird daran gearbeitet, diesen Effekt auf das sichtbare Spektrum auszudehnen; die Ergebnisse sollen im Januar vorlegen.


Bislang haben solche „Tarnumhänge“ nur in zwei Dimensionen funktioniert, das heißt das verborgene Objekt war in frontaler Ansicht nicht zu sehen, wurde jedoch bei seitlicher Betrachtung sichtbar. Dies ist die erste Studie, deren Ergebnisse es ermöglicht haben, ein Objekt in allen drei Dimensionen unsichtbar zu machen.

Künftige Anwendungen dieser Forschung könnten in der Entwicklung vollständig neuer optischer Komponenten liegen, beispielsweise perfekte Linsen, Lichtspeicher sowie wichtige lasertechnische und optoelektronische Komponenten wie Modulatoren und Isolatoren. Ganzkörper-Tarnmäntel sind beim derzeitigen Stand von Wissenschaft und Technik zwar noch Utopie, die Forschungsarbeiten haben jedoch die Stimmigkeit eines bedeutenden Prinzips demonstriert, was bis vor Kurzem noch für unmöglich gehalten wurde.
(EU-Komission, 25.11.2010 - NPO)
 
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