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Um die Ecke schauen und hören

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Physiker konstruieren laufend neue Metamaterialien – und ihr Anwendungspotenzial wird stets größer. Es reicht von Hyperlinsen, mit denen sich 10-mal kleinere Objekte betrachten lassen, bis hin zu Tarnkappen, die Objekte unsichtbar machen.


Die neuen Metamaterialien revolutionieren die Gesetze der Optik und Akustik. Wie wir künftig um die Ecke schauen und hören:

Schallkontrolle via Meta-Technologie

Metamaterialien können auch einen „Anti-Schall“-Effekt erzeugen, indem sie Geräusche um ein Objekt herumleiten. Wenige Lagen Metamaterial reichen, um ein Objekt auf diese Weise von jeglichen Schallquellen abzuschirmen.

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Eine solche akustische Tarnkappe könnte beispielsweise ein U-Boot oder ein Kriegsschiff vor der Entdeckung durch das Sonar schützen oder aber auch die Akustik eines Konzertsaals verbessern, indem die Meta-Technologie jedwede störenden Einflüsse verschwinden lässt; etwa einen Balken im Konzertsaal.

In Zukunft könnten auch weitere Wellenarten, wie seismische Wellen oder Meereswellen, durch maßgeschneiderte Materialien beeinflusst werden.

Neue Einblicke in den Mikrokosmos

Weitere Einsatzmöglichkeiten bieten die Metamaterialien auch im Mikroskopebau. „Superlinsen“ werden möglich. In der herkömmlichen Optik kann man mit dem Licht einer bestimmten Wellenlänge noch Details erkennen oder abbilden, die etwa halb so groß sind wie diese Wellenlänge. Kleinere Details aber bleiben verborgen.

Mit Linsen aus Metamaterialien indes lässt sich ein bisher nicht für möglich gehaltenes optisches Auflösungsvermögen erreichen. Es können 10-mal kleinere Objekte betrachtet werden, als es heute im sichtbaren Wellenlängenbereich möglich ist. Diese Superlinsen könnte man auch in CD-Spieler einbauen, um mit sichtbarem Laserlicht submikroskopische Details auf einer CD auszulesen. Dadurch lässt sich die Kapazität dieser Datenträger vergrößern.

Auch bei der fotolithografischen Herstellung von Halbleiterchips könnten Superlinsen helfen, noch kleinere Strukturen auf den Chips herzustellen. Mit den Hyperlinsen könnte auch eine neuartige Lichtbündelung gelingen, um so beispielsweise die Stromausbeute von Solarzellen deutlich zu erhöhen.

Die neuen optischen Materialien dürften mittelfristig auch die Photonik revolutionieren. Bislang werden Daten mithilfe von Elektronen übertragen, künftig könnten sie viel schneller mit Lichtteilchen verarbeitet werden.

Vor wenigen Jahren noch galten Metamaterialien als Sciencefiction. Heute lassen sich viele bereits im Labor realisieren. In den nächsten 5 bis 10 Jahren werden Metamaterialien verschiedene Bereiche der Optik revolutionieren, zu allererst die Mikroskopie.

Weiter: Elektromagnetische Tarnkappe

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