Verblüffend simple Tarnkappe: Forscher haben einen neuen Weg entdeckt, um Objekte unsichtbar zu machen. Sie nutzen dafür einen Resonanzeffekt aus, der bei der Streuung von Strahlung an zylindrischen Objekten auftritt – eine Beschichtung mit exotischen Metamaterialien ist nicht nötig. Ein simpler Wasserzylinder und Strahlung einer bestimmten Wellenlänge reichen aus. Aber auch im sichtbaren Licht lässt sich das Prinzip umsetzen, wie die Forscher im Fachmagazin „Scientific Reports“ berichten.
Tarnkappen sind heute keine Fantasie mehr, es gibt sie bereits. Meist beruhen sie auf Metamaterialien, Substanzen, die das Licht auf exotische Weise brechen und um ein darin eingehülltes Objekt herumleiten – das Objekt wird unsichtbar. Solche Tarnkappen existieren für sichtbares Licht, aber auch für Magnetfelder und sogar Schall. Der Nachteil an diesen Ansätzen: Sie benötigen Metamaterialien und sind damit sehr aufwändig und teuer herzustellen.
Sich auslöschende Streuung
Forscher suchen daher nach Möglichkeiten, Objekte auch ohne diese exotischen Materialien unsichtbar zu machen. So entwickelten US-Forscher kürzlich eine Tarnkappen aus optischen Linsen, die allerdings einen sehr exakten, statischen Aufbau erfordern. Mikhail Rybin von der ITMO Universität in Sankt Petersburg und seine Kollegen haben nun einen anderen Weg gewählt – ohne Linsen, aber auch ohne Metamaterialien.
Für ihre Tarnkappe nutzen die Forscher einen speziellen Effekt aus, der auftritt, wenn Strahlung an sphärischen Objekten gestreut wird. Entspricht der Durchmesser des Objekts in etwa der Wellenlänge der Strahlung, tritt die sogenannte Mie-Streuung auf. Nutzt man nun ein Material mit einem hohen Brechungsindex wie beispielsweise Wasser, treten zwei Streuungsmechanismen auf: eine resonante Streuung, die von der Lokalisierung des Lichts abhängt und eine nicht-resonante Streuung, die durch die Frequenz der einfallenden Strahlung bestimmt wird. Die Wechselwirkung beider Mechanismen wird als Fano-Resonanz bezeichnet.
