Erste Produkte aus sogenannten Meta-Materialien kommen auf den Markt. Darunter versteht man Werkstoffe, die bestimmte Eigenschaften besitzen, die in der Natur so nicht vorkommen. Eine der ersten angepeilten Anwendungsgebiete lag im militärischen Bereich: Es ging um die Erfindung eines Werkstoffes, der optische Wellen um ein Objekt herumleiten kann. Mithilfe des negativen Brechungsindexes wäre das Objekt dann nur schwer auszumachen gewesen. Man spricht von einer Tarnkappe. Der Unsichtbarkeitsmantel blieb eine Vision, doch die Idee manipulierender Materialien blieb und breitete sich auf andere Anwendungsgebiete aus.

Auch das Verändern von elektrischen, magnetischen und akustischen Signalen geriet in den Fokus der Forscher. MIT Technology Review berichtet in der aktuellen Ausgabe außerdem von Meta-Materialien, die Wärmeleitung lenken, Festkörpern, die sich wie Flüssigkeiten verhalten, oder Werkstoffen, die sich in Steifigkeit und Dämpfung gezielt verändern lassen. Zudem kommen Forscher:innen zu Wort und kommerzielle Anwendungen werden vorstellt.

Allen Meta-Materialien ist gemein, dass sie ihre Eigenschaften durch winzige Strukturen auf Molekular-, ja sogar auf Atomar-Ebene erhalten. Aus sogenannten Einheitszellen kreieren die Werkstoff-Designer Gitter. Diese „Atomgitter“ müssen dabei kleinere Bestandteile verwenden als die Wellenlänge der jeweiligen Welle. Bei sichtbarem Licht zum Beispiel liegt die Wellenlänge etwa zwischen 400 und 780 Nanometern. Die Gitterelemente müssen entsprechend kleiner sein.

Forscher aus dem Karlsruher Institut für Technologie gelang es etwa, mithilfe von Nanoprägelithografie ein akustisches Metamaterial zu erschaffen. Aus lasergehärteten Kunstharzen haben sie einen Stoff geschaffen, in dem Energiefluss und Wellenfronten in genau gegengesetzte Richtungen laufen: Der Schall läuft quasi rückwärts. Bereits marktreif ist eine ähnliche Erfindung aus Mailand. Das Spin-off der polytechnischen Universität, „Phonotic Vibes“, baut aus der Eigenentwicklung dünne transparente Schallschutzwände und Absorber neben Bahnschienen. Das verwendete Material ist so aufgebaut, dass sich Schallwellen bestimmter Frequenzen über das Gitter von mechanischen Resonatoren nicht ausbreiten können. Je nach Material- und Struktur sind es andere Frequenzen, die eingeschlossen werden.

Das Unternehmen Kymeta behauptet von sich, das erste zu sein, dass Meta-Material-Technologie kommerziell nutzbar mache. Der Einsatz erfolgte in einer flachen und vergleichsweise kleinen Satelliten-Antenne. Ihre Oberfläche enthält winzige Resonatoren, die bestimmte Frequenzen absorbieren und andere verstärken. Die Bänder regulierten die Ingenieur:innen über spezielle Flüssigkeitskristalle. Die Antenne benötige durch den Einsatz der Mikromaterialien weder Phasenverschieber noch spezielle Verstärker.

Besondere Beschichtungen, um etwa Reflexionen zu vermeiden und Schall zu unterdrücken, kann man bereits bei Spezialanbietern kaufen. Parallel besitzen alle großen Forschungs-Organisationen, etwa Frauenhofer- oder Max-Planck-Institute, Einheiten, die an solchen Werkstoffen arbeiten. Parallel sieht die Industrie hohe Wachstumsraten und verstärkt ihre Bemühungen in diesem Bereich. In Zukunft werden wir also weit mehr „magische“ Eigenschaften von Materialien erleben.