Tarnkappe versteckt Objekte verschiedener Form und Größe

Seoul (Südkorea) – Mit einem neuen, flexiblen Material kommen Physiker einem Tarnmantel, der sich an das zu versteckende Objekt anpasst, einen großen Schritt näher. Bisher konnten Mikrowellen und sichtbares Licht nur durch starre und komplex aufgebaute Metamaterialien abgeschirmt werden, so dass jedes Objekt einen neuen, genau auf ihn zugeschnittenen Tarnmantel brauchte. Wie Wissenschaftler in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ berichten, wurde nun ein kleines Metallstück, das mehr oder weniger tief in den flexiblen Tarnmantel eindrückte, für Mikrowellen unsichtbar.

Grafik, zu sehen ist ein dicke Scheibe, von der ein Viertel fehlt, zo kann man den Querschnitt erkennen. Unter der Mitte der Scheibe sitzt ein zylinderförmiges Objekt, über das sich die Scheibe wölbt. Die flexiblen Kammern sind als schwarze Punkte in dem sonst weißen Querschnitt der Scheibe zu sehen.
Tarnkappe mit Gitterstruktur

„Die Tarnkappe aus einem elastischen Metamaterial passte sich an jede Veränderung der Form und Größe des Objektes an“, sagt Kyoungsik Kim von der Yonsei University im südkoreanischen Seoul. Zusammen mit seinen Kollegen fertigte er die Tarnkappe aus einem elastischen Silikongummi. Allerdings war der wenige Zentimeter große Silikonblock nicht massiv, sondern in viele symmetrisch angeordnete kleine Kammern mit etwa einem Zentimeter Kantenlänge unterteilt. Diese Anordnung führte dazu, dass Mikrowellen über einen weiten Frequenzbereich genauso um das Objekt herumgeführt wurden, als ob es überhaupt nicht vorhanden wäre.

Drückte nun das Metallstück in das Silikonnetzwerk ein, verformten sich die kleinen Kammern. Eigentlich wird der Tarnkappeneffekt durch diese Formänderung empfindlich gestört. Doch durch die geschickte Anordnung von zwei dreickeckigen Regionen innerhalb des Metamaterials blieb die Abschirmung der Mikrowellen vollkommen intakt. So war es egal, ob das Metallstück drei oder acht Millimeter in das Silikonnetzwerk eindrückte. Es blieb für Mikrowellen unsichtbar. Verantwortlich dafür machten die Forscher die besonderen optischen Eigenschaften der Silikonmasse und der Luft in den kleinen Kammern.

Von einer praktischen Anwendung ist diese Tarnkappe dennoch weit entfernt. Aber in weiteren Versuche könnte dieses Prinzip flexibler Metamaterialien auf größere Objekte angewendet werden. Zudem ist es nicht ausgeschlossen, dass sich diese Idee für elastische Tarnkappen auch auf das sichtbare Lichtspektrum ausweiten lässt. Die rasante Entwicklung starrer Tarnkappen in den vergangenen Jahren hat eindrucksvoll belegt, wie schnell die optischen Eigenschaften von Metamaterialien von Mikrowellen ausgehend auf andere Frequenzbereich im elektromagnetischen Spektrum erweitert werden konnten.