Erste 3D-Tarnkappe im freien Raum
Plasmonische Metamaterialien reduzieren Streuung von Mikrowellen über einen breiten Wellenlängenbereich.
Zweidimensionale Tarnkappen, die elektromagnetische Wellen in einer bestimmten Ebene um ein Objekt herumleiten, und somit mehr oder weniger unsichtbar machen, wurden in den letzten Jahren bereits mehrfach geschaffen. Erstmals konnten Wissenschaftler der University of Texas in Austin (USA) dies nun auch für den dreidimensionalen Fall im freien Raum experimentell nachweisen.
Abb.: Der Aufbau des Zylinders und des einhüllenden Metamaterials, das aus mehreren Sektoren zusammengesetzt ist. (Bild: A. Alù, New J. Phys.)
Möglich wurde dieser Fortschritt in der Tarnkappen-Technologie durch den Einsatz eines „plasmonischen Metamaterials“. Die Oberfläche dieses speziellen Komposits kann elektromagnetische Wellen genau gegensätzlich zu normalen Objekten reflektieren. Wird ein zu tarnender Körper mit diesem Material in der richtigen Schichtdicke umhüllt, löschen die Reflexionen des Metamaterials und des zu tarnenden Objektes sich gegenseitig aus. Das Objekt ist dann zwar nicht völlig unsichtbar, bietet aber zumindest in einem bestimmten Wellenlängenbereich deutlich weniger Rückstrahlung.
Die Forscher aus Texas beschichteten einen 18 Zentimeter langen Zylinder mit einem solchen plasmonischen Metamaterial. Dadurch verringerte sich der Reflexionsgrad von Mikrowellenstrahlung sowohl für verschiedene räumliche Orientierungen als auch für einen erstaunlich großen Wellenlängenbereich zwischen 3 und 3,5 Gigahertz stark. Bisherige Tarnkappen funktionieren nur in einer Ebene und meist nur für einen sehr kleinen Wellenlängenbereich. Mit Hilfe des neuen Ansatzes lassen sich nun auch asymmetrisch geformte Körper tarnen.
Im Prinzip sollte es sogar möglich sein, die plasmonische Tarnung nicht nur im Mikrowellenbereich, sondern auch im sichtbaren Licht einzusetzen. Entsprechende Materialien sind bekannt. Da die Größe der tarnbaren Objekte aber durch die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung beschränkt ist, ließen sich nur Objekte verstecken, die nicht mehr als einige Mikrometer messen. Ein mögliches Anwendungsfeld der Tarnung im sichtbaren Bereich wird jedoch im Instrumentenbau gesehen. So könnte die plasmonische Tarnung von Mikroskopspitzen in der biomedizinischen und optischen Nahfeldmikroskopie weitere Fortschritte bringen.
Dirk Eidemüller
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