Echter Tarnmantel: Hauchdünnes Metamaterial macht unförmige Objekte komplett unsichtbar

Forscher der Universität von Kalifornien in Berkeley haben eine neuartige hauchdünne Tarnkappe aus Metamaterial entwickelt, die sich beispielsweise um kleine Objekte schmiegt und diese unsichtbar werden lässt. Aufgrund der formbaren Eigenschaft, kann die Tarnkappe auch unregelmäßig geformte Objekte abdecken und schmiegt sich dabei wie eine Haut um diese herum. Zunächst ließen die Forscher nur kleinere Gegenstände verschwinden. Das Interessante an der neuen Technologie ist jedoch, dass das Metamaterial auch in metergroßen Bahnen produziert werden könne. Somit wäre es auch möglich größere Objekte verschwinden zu lassen.

Hauchdünnes handliches Metamaterial stellt einen Durchbruch dar

In der Vergangenheit haben Forscher bereits Ansätze funktionierender Tarnkappen geliefert. Zuletzt machte die US-Army mit einer neuen „Tarn-Technologie“ auf sich aufmerksam und forderte Unternehmen dazu auf Lösungen für die Realisierung echter Stealth Suits einzureichen. Bisherige Technologien können Objekte unter anderem im sichtbaren Bereich unsichtbar machen. Wie auch bei dem aktuellen Durchbruch, kommt hierbei Metamaterial zum Einsatz, das aufgrund der Eigenschaften Licht besonders brechen kann. Es liegen jedoch auch Arbeiten vor, die mit der Hilfe von Linsen oder speziellen Zylindern einen ähnlichen Unsichtbarkeitseffekt hervorrufen können.

Der Großteil der bisher entwickelten Tarnkappen hat den Nachteil, dass diese nicht gerade handlich sind und lediglich Objekte nahezu unsichtbar machen können, die von den Maßen her wesentlich kleiner sind. Die Forschergruppe um Studienleiter Xingjie Ni hat nun jedoch einen echten Tarnmantel entwickelt, der in der Praxis einen deutlichen Mehrwert hat. Die Technologie bestehtehend aus hauchdünner Metafolie, die Licht besonders bricht, wird in einem aktuellen Beitrag im Fachmagazin „Science“ beschrieben.

Forscher kommen dem Tarnmantel für Menschen ein großes Stück näher

Xingjie Ni erklärt, dass der ultradünne Tarnmantel in der Tat wie ein Umhang aussähe. Zuletzt wurden immer wieder scherzhafterweise Parallelen zu Harry Potters Tarnmantel gezogen. Das nun entwickelte Tarnmaterial besteht aus nur 80 Nanometer dickem Metamaterial, das sich wie eine Haut um die jeweiligen Objekte schmiegt und diese optisch verschwinden lässt. Das funktioniert, da die Mikrostruktur mit aufsitzenden goldenen Nanoantennen (kleiner als die Wellenlängen des sichtbaren Lichts), einfallendes Licht dermaßen manipuliert, dass Unebenheiten nicht mehr sichtbar und förmlich kaschiert werden. Im Rahmen mehrerer Versuchsabläufe konnten die Forscher den Tarneffekt erfolgreich reproduzieren. Interessant ist in diesem Zusammenhang aber auch die Erkenntnis, dass die Tarnung je nach Ausrichtung der Nanoantennen per Rotlicht an- beziehungsweise ausgeschaltet werden kann.

Objekte dürfen sich nicht bewegen

Bisher konnten die Forscher nur sehr kleine Objekte verschwinden lassen. Wurde der Tarnmantel aktiviert, verschwanden die Objekte unter dem Mikroskop und man schaute auf eine scheinbar völlig ebene Fläche. Das Objekt selbst verfügte jedoch über mehrere Buckel und scharfe Spitzen. Schließlich konnte das verwendete und schützende Metamaterial die einfallenden Lichtstrahlen so reflektieren, dass es den Anschein erwecken ließ, dass die ebene Fläche die Lichtwellen zurück warf. Dem Bericht der Forscher zufolge funktioniert die Tarnung sogar wenn das Objekt mit einem Interferometer abgetastet wird.

„Das ist das erste Mal, dass 3D-Objekte mit unregelmäßigen, zufälligen Formen im sichtbaren Licht komplett getarnt werden können“, berichten die Forscher. „Theoretisch gibt es keine Größenbeschränkung. Schon jetzt ist die Herstellung von metergroßen, nanostrukturierten Schichten möglich wie beispielsweise durch Rollen-Druck.“ Das heißt, dass das neue Metamaterial in der Form eines echten Tarnmantels beliebig große Objekte verschwinden lassen könnte.

Wichtig ist jedoch das korrekte Design des Metamaterials. Für jedes Objekt muss der Tarnmantel also sorgfältig maßgeschneidert werden. Dennoch sind sich die Forscher sicher, dass es nicht mehr lange dauert, bis der Tarnumhang aus Harry Potter Realität wird. Eine weitere Einschränkung bringen die bisherigen Entwicklungen jedoch ebenfalls noch mit sich. So funktioniert die perfekte Tarnung nur, wenn sich die Objekte nicht bewegen. Die Physiker sprechen dennoch von einem breiten potentiellen Anwendungsspektrum der Tarntechnologie.

Neue HyperStealth Technologie der US-Army