Werkstoffe für Tarnkappen bauen sich fast von selbst

Kristof Lodewijks und seine Kollegen von der Katholischen Universität Löwen hatten sich zum Ziel gesetzt, ein Metamaterial mit einem negativen Brechungsindex im Infrarot-Bereich schneller als bisher möglich zu produzieren. Dazu ließen sie winzige Kügelchen aus Polystyrol mit Durchmessern von einem halben Millionstel Meter auf eine Oberfläche rollen. Selbstständig lagerten sich die Partikel zu einer symmetrischen Anordnung zusammen. Darauf fixierten die Wissenschaftler durch ein kurzes Aufheizen auf 100 Grad Celsius diese Kugelfläche.

So erhielten sie eine Maske, deren regelmäßiges Kugelmuster mit lithografischen Verfahren auf einen hauchdünnen Gold-Siliziumdioxid-Gold-Stapel übertragen werden konnte. Mit einer Lochgröße von 270 Nanometern zeigte dieses hexagonal-netzartige Metamaterial im Wellenlängenbereich zwischen 800 und 1100 Nanometern den erwarteten negativen Brechungsindex.

Prinzipiell lassen sich mit dieser Methode großflächige Metamaterialien mit variabler Lochgröße für verschiedene Wellenlängenbereiche produzieren. Über die Selbstorganisation der Polystyrol-Kügelchen könnte die Fertigung in Zukunft schneller und günstiger erfolgen und damit den Weg zu wirtschaftlichen Anwendungen dieser optischen Multitalente ebnen.