Licht im Rückwärtsgang
Ganz gewöhnliche Metalle können eine negative Brechzahl aufweisen, wenn sie einem Magnetfeld ausgesetzt sind.
Seit Jahren versuchen Forscher, spezielle Materialien mit negativer Brechungszahl herzustellen. Bisher wurde angenommen, dass man solche Effekte nur in Metamaterialien finden kann. Diese bestehen aus speziellen feinen Strukturen, die das Licht auf mikroskopischer Ebene in der gewünschten Weise streuen. Nun stellte sich aber heraus, dass man mit einfachen Tricks sogar in ganz normalen Metallen wie Kobalt oder Eisen einen negativen Brechungsindex beobachten kann.
Abb.: Ein Strahl, der von links auf eine horizontale Ebene fällt, wird im Metall mit negativer Brechungszahl nach links gebrochen (links). In einem gewöhnlichen Material wird der Strahl leicht zum Lot gebrochen und bewegt sich unten nach rechts weiter (rechts; Bild: TU Wien).
Die Wissenschaftler aus Wien und Göttingen setzen das Metall einem starken Magnetfeld aus und bestrahlen es mit Licht, dessen Wellenlänge genau zur Stärke des Magnetfeldes passt. Sie verwendeten Mikrowellenstrahlung, die eine dünne Metallfolie teilweise durchdringen kann. Durch magnetische Resonanzeffekte im Metall wird das Licht dann an der Grenzfläche dramatisch abgelenkt und bewegt sich innerhalb des Materials in die Gegenrichtung – so ähnlich als wäre im Inneren des Metalls ein Spiegel eingebaut.
Besondere Aufmerksamkeit haben Materialien mit negativem Brechungsindex in den letzten Jahren auf sich gezogen, weil ihr seltsames Verhalten ganz neue optische Linsen ermöglichen könnte, mit denen sich das natürliche Auflösungsvermögen von Licht überwinden lassen kann. Simple Metalle dafür verwenden zu können, sei viel einfacher, als komplizierte Metamaterialien konstruieren zu müssen. Um richtige Linsen bauen zu können, seien nun allerdings noch Methoden nötig, die Abschwächung des Lichtstrahls durch Absorption auszugleichen.
TU Wien / OD
