Wissenschaftler enthüllen Genetischen-Algorithmus zur Unsichtbarmachung von Objekten & Füllmaterial

• Neue Technik nutzt Genetische Algorithmen zur Minimierung elektromagnetischer Streuung des Objekts durch Einbringen von Füllmaterial.
• Macht sowohl Objekt als auch Füllmaterial unsichtbar.

Durch jüngste Fortschritte in Materialwissenschaft wächst das Interesse an Unsichtbarkeit. Obwohl Unsichtbarkeit in verschiedenen Feldern auftaucht (Quantenmechanik, Thermodynamik, Akustik), fokussiert diese Studie auf elektromagnetische Unsichtbarkeit im optischen Bereich.

Unsichtbarkeitsforschung wurde 1967 zum Problem moderner Wissenschaft, als russischer Physiker Victor Veselago theoretische Analyse von Material mit negativer Permittivität und Permeabilität veröffentlichte. Seither erlebte Materialwissenschaft rasanten Fortschritt.

In dieser Arbeit nutzten Forscher eine Füllmaterial-Tarnmethode zur Demonstration elektromagnetischer Unsichtbarkeit von Objekten. Keine externe Schicht, sondern Unsichtbarkeit aus dem Objektinneren. Die Technik bringt Vorteile und eröffnet neue Anwendungen in Bioengineering und optischen Systemen.

Nicht wie Harry Potters Unsichtbarkeitsumhang

Scattering Cross Section (SCS) misst Sichtbarkeit eines Objekts – Verhältnis zwischen gesamtem einfallendem und gesamtem gestreutem Leistungsfluss. Die meisten vorgeschlagenen Methoden (Objekt unsichtbar machen) zielen auf SCS-Reduktion nahe Null ab.

Das Objekt reflektiert kein Licht zurück zum Beobachter und streut Licht in keine Richtung. Da es keine Leistung absorbiert, wirft es auch keinen Schatten.

Referenz: Nature | doi:10.1038/s41598-018-32070-5 | University of Extremadura

Ziel: Unsichtbarkeit durch Füllsubstanz(en) statt externer Schicht. Nichts wie Harry Potters Umhang. Stattdessen inspiriert von H.G. Wells' Science-Fiction-Roman „The Invisible Man“, in dem Wissenschaftler Griffin sich mit ungewöhnlicher Chemikalie injiziert und unsichtbar wird.

Bildnachweis: Ambiaso/Fotocommunity

Forscher übernahmen eine plasmonische Tarntechnik, die sowohl Objekt als auch Füllmaterial unsichtbar macht. Anders als andere Methoden, da Objekte mit Umgebung interagieren, ohne durch externe Schichten behindert zu werden.

Konkret: Vorgeschlagene Methode basiert auf Genetischen Algorithmen zur Verringerung elektromagnetischer Streuung des Objekts durch Einbringen von Füllmaterial.

Limitierungen und Anwendungen

Innerer statt externer Tarnumhang unterscheidet diese Methode. Aber mit Rückschlag: Man erreicht nicht dieselbe Unsichtbarkeitsstufe wie mit externen Umhängen.

Gültig für 3D-Strukturen, aber nur für isotrope Objekte. Nicht auf große Objekte anwendbar, Bandbreiten noch sehr klein. Autoren sehen jedoch großes Potenzial für weitere Verbesserungen.

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Die Idee, Füllmaterial für Unsichtbarkeit zu nutzen, eröffnet Anwendungen von Bioengineering und Kommunikation bis zu nicht-festen Materialien. Ein häufiges Beispiel: unsichtbare mikroskopische Sonden, die das zu messende Instrument nicht stören – Messverfälschungen durch Füllmaterial-Unsichtbarkeit verhindern.