Bald stabilere Prothesen?

Der Begriff „Metamaterial“ bezeichnet nicht eine bestimmte Stoffgruppe, sondern Strukturen, die aus mikroskopisch kleinen, periodisch wiederholten Bauelementen bestehen und deshalb Eigenschaften aufweisen, die über die jeweilige stoffliche Charakteristik hinausgehen.

Martin Wegener und Kollegen vom Karlsruher Institut für Technologie verwenden als Bauelement 70 bis 400 μm lange hohle Würfel, die weder glatte Flächen noch stabile Kanten besitzen; stattdessen befindet sich an jeder Fläche ein Kreis, der durch Streben mit den vier Ecken verbunden ist. Dieses Gebilde ist chiral; es ist drehsymmetrisch, aber nicht klappsymmetrisch, denn die Streben verlaufen nicht in diagonaler Richtung von der Ecke zum Kreis, sondern nah an der virtuellen Kante entlang.

Die Chiralität solcher Bauelemente wirkt sich auf das mechanische Verhalten der aus ihnen erschaffenen Gegenstände aus. So dreht sich z. B. ein rechteckiger geometrischer Körper um seine Achse, wenn Druck auf ihn ausgeübt wird, allerdings bei den bisherigen Experimenten nur um etwa 2°, also sehr viel weniger als in der Grafik dargestellt.

Praktische Anwendungen für diese Metamaterialien gibt es bisher nicht. Denkbar sind Fundamente von Häusern, um sie erdbebensicher zu machen, Stoßdämpfer in Fahrzeugen oder auch Prothesen im Bewegungsapparat des Menschen.