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 Wohnstube
Majka Offline




Beiträge: 8.773

24.05.2011 23:38
Das Unsichtbare sehen oder umgekehrt? antworten

Karlsruher Wissenschaftler entwickeln funktionierende Tarnkappe

Karlsruhe/ Deutschland - Wissenschaftler am "Karlsruher Institut für Technologie" (KIT) haben eine optische Tarnung im für Menschen wahrnehmbaren Bereich des Lichts entwickelt und bereits erfolgreich im Nanometerbereich getestet.

"Mit den eigenen Augen etwas Unsichtbares zu sehen, ist eine spannende Erfahrung", zitiert die Pressemitteilung des KIT Joachim Fischer und Tolga Ergin. Die beiden Physiker haben am "Center for Functional Nanostructures" (CFN) am Institut in der Arbeitsgruppe von Professor Martin Wegener fast ein Jahr daran gearbeitet, die Struktur der "Karlsruher Tarnkappe" so zu verfeinern, dass sie auch in einem für den Menschen sichtbaren Bereich des Lichts wirkt.

Das Prinzip der Tarnkappen funktioniert, indem Lichtwellen von bzw. in einem Material derart gelenkt werden, dass sie die "Tarnkappe" wieder verlassen, als ob sie nie mit dem zu tarnenden Objekt in Berührung gekommen wären. Das Objekt ist somit für den Betrachter unsichtbar. Die exotischen optischen Eigenschaften des Tarnmaterials werden mit komplexen mathematischen Werkzeugen berechnet, die denen der Einsteinschen Relativitätstheorie ähneln.

Die Struktur des Tarnkappenmaterials muss dabei kleiner als die Wellenlänge des Lichts sein, das abgelenkt werden soll. So könne beispielsweise für die relativ großen Rundfunk- oder Radarwellen ein Material verwendet werden, "das fast mit der Nagelschere produziert werden kann“, so Wegener. Bei Wellenlängen, die für das menschliche Auge sichtbar sind, müssen dagegen Materialien mit Strukturierung im Nanometerbereich hergestellt werden.

"Die winzige Tarnkappe, die Fischer und Ergin nun erzeugt haben, ist kleiner als der Durchmesser eines menschlichen Haares", berichtet die Pressemitteilung. "Sie lässt eine Wölbung in einem Metallspiegel flach erscheinen und dadurch ein darunter verstecktes Objekt unsichtbar werden. Das Metamaterial, das über diese Wölbung gelegt wird, sieht wie ein Holzstapel aus, besteht jedoch aus Kunststoff und Luft. Die 'Holzscheite' verfügen über präzise festgelegte Stärken im Bereich von 100 Nanometern. Durch sie werden Lichtwellen, die die Wölbung normalerweise ablenkt, so beeinflusst und geführt, dass das reflektierte Licht dem eines flachen Spiegels entspricht." Könnte der Strukturierungsabstand des roten Tarnmantels erneut halbiert werden, so würde die Tarnkappe das ganze sichtbare Lichtspektrum abdecken.

Die KIT-Wissenschaftler verbesserten eine bereits im vergangenen Jahr erstmals vorgestellte 3D-Tarnkappentechnik mit Methoden aus der Mikroskopie, welche dort zu fundamentalen Auflösungsverbesserungen geführt hatten und konnten somit die erste 3D-Tarnkappe für unpolarisiertes sichtbares Licht im Bereich von 700 Nanometern zu realisieren. Dies entspricht der Farbe rot.

"Die nun entwickelte Tarnkappe ist ein attraktives Demonstrationsobjekt für die fantastischen Möglichkeiten, welche das recht neue Gebiet der Transformationsoptik und ihrer Metamaterialien offeriert. In den vergangenen Jahren haben sich hier Gestaltungsspielräume eröffnet, die lange für nicht möglich gehalten wurden", so Ergin. "Wir erwarten dramatische Verbesserungen in den lichtbasierten Technologien, wie Linsen, Solarzellen, Mikroskopen, Objektiven, der Chip-Herstellung und der Datenkommunikation."

Quellen: grenzwissenschaft-aktuell.de / kit.edu

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Liebe Grüße
Majka

Majka Offline




Beiträge: 8.773

06.01.2012 10:39
#2 RE: Das Unsichtbare sehen oder umgekehrt? antworten

Forscher erzeugen Zeit-Tarnkappe

Ithaca/ USA - Während bisherige Tarnkappen-Experimente und Entwicklungen darauf abzielten, Objekte durch die Veränderungen bzw. Anpassung des elektromagnetischen Spektrums an den Hintergrund anzupassen und dadurch räumlich unsichtbar zu machen, ist es US-Physikern nun durch die Beeinflussung von Licht gelungen, ein extrem kurzfristiges Ereignis in der Zeit zu verstecken.

Wie das Team um Moti Fridman von der Cornell University in Ithaca bereits zuvor auf "arxiv.org" und nun auch im Fachmagazin "Nature" berichten, unterscheidet sich ihre sogenannte Zeit-Tarnkappe von den bisherigen räumlichen Tarnkappen durch eine im Wellenspektrum eines Laserstrahl erzeugte Lücke.

Mit Hilfe aufwendiger Linsen, wird diese "Lücke" kurze Zeit später wieder geschlossen, wodurch jegliches Ereignis, das während und innerhalb dieser Lücke passiert, für den "späteren" Betrachter nicht mehr zu erkennen ist, also getarnt wurde. Gegenüber Spiegel-Online vergleicht Fridman den Vorgang mit einer Eisenbahnschranke in langsam fließendem Verkehr. "Sobald die Schranke unten ist, bildet sich eine Lücke: Ein Teil der Autos kommt noch vorbei und fährt weiter; andere müssen vor der Schranke warten. Nun fährt der Zug durch, natürlich ohne dass er mit einem der Autos kollidiert. Danach hebt sich die Schranke, die wartenden Autos fahren weiter. Weil sie etwas schneller fahren können, schließt sich nach einer Weile die Lücke im Verkehr wieder. Wer nun die Autos betrachtet, kann nicht wissen, dass sie vor kurzem den Weg eines Zugs gekreuzt haben oder dass es eine Lücke gab."

In ihren Experimenten gelang es den Forschern den Effekt bislang nur für wenige Pikosekunden (1 Pikosekunde = 0,000 000 000 001 Sekunden) zu erzeugen. Möglich wäre jedoch wahrscheinlich eine Ausdehnung auf mehrere Nanosekunden (1 Nanosekunde = 1000 Pikosekunden = 0,000 000 001 Sekunden).

Während sich die Forscher in ihrem Artikel auf "arxiv.org" noch nicht über einen möglichen Einsatz spekulierten, sehen die Physiker Robert Boyd und Zhimin Shi von der University of Rochester in ihrem Begleitartikel im "Nature"-Journal, einen möglichen zukünftigen Einsatz der Technologie zur Sicherung von Datenübertragungen. Diese Idee aufgreifend, skizzieren Friedman und Kollegen jedoch auch das gegenteilige Szenario, in dem eine nanosekundenlange Lücke auch zur später unbemerkbaren Manipulation von Daten oder einmal auch in Kombination mit räumlichen Tarntechnologien genutzt werden könnte.

Quelle: www.grenzwissenschaft-aktuell.de

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Liebe Grüße
Majka

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