Tarnkappe versteckt Objekte in trübem Wasser

Karlsruhe - In einem Karlsruher Labor gelang es erstmals, einen kleinen Metallzylinder komplett unter einer Tarnkappe verschwinden zu lassen. Dieser Erfolg wurde allerdings auf einem völlig anderen Weg möglich, als vorherige Forschungsansätze auf der Basis von symmetrisch strukturierten Metamaterialien vermuten ließen. Wie die Forscher in einer Vorabveröffentlichung des Fachblatts „Science“ berichten, konnte stark gestreutes Licht in einer milchig-trüben Flüssigkeiten so um den getarnten Metallzylinder gelenkt werden, dass dieser keinen Schatten mehr warf. Trotz der Einschränkung dieser Tarnung auf eingetrübte Medien halten die Forscher erste praktische Anwendungen für möglich.

„Lichtstreuende Medien lassen sich nutzen, um Objektedarin zu verstecken“, sagt der Erstautor der Studie vom Karlsruhe Institut für Technologie (KIT), Robert Schittny. In diesen Medien, die optisch vergleichbar sind mit Milchglasscheiben, Wolken oder Nebel, bewegt sich kein Lichtteilchen auf geradem Weg, sondern wird häufig an streuenden Partikeln abgelenkt. Genau diese Eigenschaft nutzten Schittny und Kollegen aus, um eine funktionierende Tarnkappe zu entwickeln.

Für ihr Experiment bestrichen die Forscher einen kleinen Metallzylinder mit weißer Dispersionsfarbe. Einfallendes Licht wurde von diesem diffus reflektiert. Darauf umhüllten sie den Zylinder mit einem dünnen Tarnmantel aus einem transparenten Silikonkunststoff, Polydimethylsiloxan. In diesen Kunststoff hatten sie zuvor viele kleine Streupartikel aus einem Melanin-Harz eingelagert. Den so getarnten Metallzylinder stellten Schittny und Kollegen in eine milchig-trübe Flüssigkeit aus Wasser mit fein verteilter weißer Wandfarbe. Der Effekt: einfallendes Licht wurde in dem Tarnmaterial stärker gestreut als in dem milchig-trüben Wasserbad. Dadurch konnten Lichtwellen um das Objekt herum gelenkt werden. In ihrem Experiment strahlten die Forscher Licht von einem flachen Bildschirm in die Flüssigkeit. Dieses wurde sowohl von der Flüssigkeit als auch von der Tarnkappe so gestreut, dass der Metallzylinder keinen Schatten mehr warf. Bei Vergleichsversuchen ohne Tarnkappe dagegen konnte ein deutlicher Schattenwurf beobachtet werden.

„Das Verschwinden des Schattens istder Beweis für gelungenes Tarnen", sagt Schittny. Und obwohl es sich um ein Grundlagenexperiment handelt, kann er sich schon erste Anwendungen vorstellen. So könnten in eine Milchglasscheibe Sensoren oder gar stabilisierende Stahlstäbe eingelagert werden, die dank der Tarnung von außen nicht sichtbar wären. Sollten andere Forschergruppen diesen Tarnkappen-Effekt experimentell bestätigen und gar verfeinern, wären weitere Anwendungen durchaus vorstellbar.