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(a) Detektor am CERN (b) Zerstäuber für Lacke (c) Metamaterial
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(a) Detektor am CERN
(b) Zerstäuber für Lacke
(c) Metamaterial
Forschern an der Universität von Illinois gelang es, eine Tarnvorrichtung vor Ultraschallwellen im Wasser – wie sie auch beim Sonar eingesetzt werden – zu konstruieren. Dazu strukturierten sie die Oberfläche einer Aluminiumscheibe derart, dass kleine „Schwingkreise“ für Ultraschall in konzentrischen Kreisen um das zu tarnende Objekt herum für eine graduelle Änderung des Brechungsindex sorgen. Dies hat zur Folge, dass die Wellen um das Zentrum der Scheibe herum geleitet werden, ohne dabei auf das Objekt zu treffen.
Abb.: Eine zu einem Metamaterial strukturierte Aluminiumscheibe, kann Ultraschallwellen um den zentralen freien Bereich „herumbrechen“ und somit Objekte im Inneren verstecken. (Bild: L. Brian Stauffer, U Illinois)
Zur Überprüfung ihrer Technik beobachteten die Wissenschaftler das vom Objekt hervorgerufene Beugungsmuster. War das Objekt von der Aluminiumscheibe umgeben, so wurde das Beugungsmuster stark unterdrückt. Dieser Effekt war insbesondere unabhängig von der Form des getarnten Objektes.
Bisher bauten die Forscher um Nick Fang lediglich eine Scheibe, können also eine Tarnvorrichtung nur in zwei Dimensionen anbieten. Interessant ist der weite Frequenzbereich, in dem der Effekt genutzt werden kann – von 40 kHz bis 80 kHz. Theoretisch sollte es möglich sein, diesen Bereich auf mehrere Megahertz auszudehnen. „Dies ist kein Effekt bei einer einzelnen Wellenlänge. Man hat keinen Tarnmantel der durch eine leichte Änderung der Frequenzen plötzlich sichtbar wird“, sagte Fang.
Solche Tarnansätze auf Basis von Metamaterialien werden auch für optische Wellen verfolgt. In diesem Regime sind sie aber auf Grund der viel kürzeren Wellenlängen deutlich schwieriger zu realisieren.
KK
