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Wenn Internetsucht einen Pensionisten trifft
6 Mingestern
Computer machen opake Materialien durchsichtig wie Glas. | Lichtstreuung muss man "wegrechnen". | Marne/Holstein. Warum ein Gegenstand, der hinter einer Glasscheibe steht, klar und deutlich zu erkennen ist, ist leicht zu erklären: Die Lichtstrahlen, die das Auge erreichen, durchdringen das gläserne Material, ohne im Geringsten abgelenkt zu werden. Ist aber der gleiche Gegenstand hinter einer Scheibe aus Milchglas oder einer Papierwand verborgen, ist er allenfalls noch schemenhaft zu erkennen. Der Grund: Bei solchen Stoffen werden die auftreffenden Lichtstrahlen mehr oder weniger chaotisch gestreut. Sie kommen deshalb ziemlich ungeordnet auf der anderen Seite an und lassen höchstens ein verschwommenes Bild entstehen.
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Doch wenn es gelingen würde, äußerst präzise zu berechnen, wie das Licht jeweils durch das Material gebrochen wird, könnte man dann die Streuung rückgängig machen und das verschwommene Bild in ein scharfes verwandeln?
Verfahren beschreibt sämtliche Streueffekte
Das funktioniert tatsächlich bei Materialien, die genügend Licht hindurchlassen - man kann so sogar ein Stück Würfelzucker durchsichtig machen. Das haben jetzt die französischen Physiker Sébastien Popoff und Sylvain Gigan vom Pariser Institut für Industrielle Physik und Chemie (ESPCI) nachgewiesen. Sie berichten darüber in der aktuellen Ausgabe des Fachjournals "Physical Review Letters".
Die Wissenschafter schickten zunächst Licht durch eine Schicht Zinkoxid, ein in weißer Farbe häufig vorkommender Bestandteil. Danach analysierten sie in allen Einzelheiten, wie die Lichtwellenfront durch die Streuwirkung des Zinkoxids verändert wurde. Auf der Basis dieser Messungen konnte schließlich die sogenannte "Transmissionsmatrix" bestimmt werden, ein statistisches Analyseverfahren, das sämtliche Streueffekte exakt beschreibt. Dafür mussten allerdings Computer mit gigantischer Rechenleistung aufgeboten werden, denn die Matrix umfasste in diesem Fall mehr als 65.000 Werte.
Am Ende schafften es Popoff und Gigan, anhand dieser Matrix Lichtstrahlen so auszurichten, dass sie das Material wie eine herkömmliche Linse durchdrangen und sich dahinter fokussierten. Ebenso erfolgreich verlief der Versuch, umgekehrt das gestreut ankommende Licht wieder zu fokussieren und dadurch ein hinter der Zinkoxid-Schicht verborgenes Objekt sichtbar zu machen.
Anwendung in Medizin und Nanotechnik
Popoff und Gigan glauben, dass ihr Verfahren in absehbarer Zukunft im Bereich der Nanotechnik angewendet werden könnte. Außerdem könnte es die Medizin eines Tages in die Lage versetzen, direkt in die Zellen des menschlichen Körpers zu blicken.
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