Seit Jahren haben sich Science-Fiction- und Fantasy-Autoren magische Objekte ausgedacht - wie Harry Potters Unsichtbarkeitsumhang oder Bilbo Beutlin-Ring - die Menschen und Dinge unsichtbar machen würden. Letzte Woche gab ein Team von Wissenschaftlern der University of Texas in Austin bekannt, dass sie diesem Ziel einen Schritt näher gekommen sind. Mit einer Methode, die als „Plasmonic Cloaking“ bekannt ist, haben sie ein dreidimensionales Objekt im freien Raum verdeckt.
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Das Objekt, eine zylindrische Röhre mit einer Länge von etwa 20 cm, war für Mikrowellen "unsichtbar" und nicht für sichtbares Licht. Es ist also nicht so, als könnte man in den Versuchsapparat hineingehen und das Objekt nicht sehen. Trotzdem ist die Leistung erstaunlich. Das Verstehen der Prinzipien des Verdeckens eines Objekts durch Mikrowellen könnte theoretisch früh genug zur tatsächlichen Unsichtbarkeit führen. Die Ende Januar im New Journal of Physics veröffentlichte Studie geht über frühere Experimente hinaus, bei denen zweidimensionale Objekte vor verschiedenen Wellenlängen des Lichts verborgen wurden.
Wie haben die Wissenschaftler das gemacht? Unter normalen Bedingungen sehen wir Objekte, wenn sichtbares Licht von ihnen in unsere Augen reflektiert wird. Aber die einzigartigen „plasmonischen Metamaterialien“, aus denen der Mantel hergestellt wurde, bewirken etwas anderes: Sie streuen Licht in verschiedene Richtungen. "Wenn sich die verstreuten Felder von Mantel und Objekt gegenseitig stören, heben sie sich gegenseitig auf, und der Gesamteffekt ist Transparenz und Unsichtbarkeit unter allen Betrachtungswinkeln", sagte Professor Andrea Alu, Mitautorin der Studie.
Um das Tarnmaterial zu testen, bedeckte das Forscherteam das zylindrische Rohr damit und setzte den Aufbau einer Mikrowellenstrahlung aus. Aufgrund des Streueffekts des plasmonischen Materials wurde das Objekt durch die resultierende Abbildung der Mikrowellen nicht sichtbar. Andere Experimente ergaben, dass die Form des Objekts die Effektivität des Materials nicht beeinflusst. Das Team ist der Ansicht, dass es theoretisch möglich ist, mehrere Objekte gleichzeitig zu tarnen.
Der nächste Schritt ist natürlich die Schaffung eines Tarnmaterials, das nicht nur Mikrowellen, sondern auch sichtbare Lichtwellen verdecken kann - ein unsichtbarer Mantel, den wir möglicherweise im Alltag tragen können. Alu sagt jedoch, dass die Verwendung von plasmonischem Material zum Verbergen größerer Objekte (wie zum Beispiel eines menschlichen Körpers) noch ein langer Weg ist:
Im Prinzip könnte diese Technik verwendet werden, um Licht zu verhüllen; Tatsächlich sind einige plasmonische Materialien natürlich bei optischen Frequenzen verfügbar. Die Größe der Objekte, die mit dieser Methode effizient getarnt werden können, hängt von der Wellenlänge des Betriebs ab, sodass wir bei Anwendung auf optische Frequenzen möglicherweise die Streuung von Objekten mit Mikrometergröße effizient stoppen können.
Mit anderen Worten, wenn wir mit dieser Methode versuchen, etwas vor menschlichen Augen zu verbergen, muss es winzig sein - ein Mikrometer ist ein Tausendstel Millimeter. Trotzdem könnte auch dies nützlich sein:
Das Verbergen kleiner Objekte kann für eine Vielzahl von Anwendungen aufregend sein. Zum Beispiel untersuchen wir derzeit die Anwendung dieser Konzepte, um eine Mikroskopspitze bei optischen Frequenzen zu verhüllen. Dies kann für biomedizinische und optische Nahfeldmessungen von großem Nutzen sein.
Im Jahr 2008 entwickelte ein Berkeley-Team ein ultradünnes Material, das Objekte eines Tages unsichtbar machen könnte, und Anfang dieses Jahres konnte eine von DARPA finanzierte Gruppe von Cornell-Wissenschaftlern ein tatsächliches Ereignis verbergen , das 40 Pikosekunden lang war (das sind 40 Billionstel einer Sekunde) Sekunde) durch Ändern der Lichtflussrate.
Unsichtbarkeitsmäntel mögen noch Jahre entfernt sein, aber es scheint, als wären wir in das Zeitalter der Unsichtbarkeit eingetreten.
