Bücher lesen, ohne sie zu öffnen

In Museen und Archiven auf der ganzen Welt lagern empfindliche Dokumente und Bücher, die schon bei der kleinsten Berührung beschädigt werden können. Nun gelang es Forschern, den Inhalt eines geschlossenen Buchs auszulesen, was die Arbeit an diesen Einrichtungen stark vereinfachen könnte. Wie die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ berichten, nutzten sie Terahertzstrahlung, um Buchstaben auf neun übereinanderliegenden Seiten zu erfassen.

„Das Metropolitan Museum in New York ist sehr interessiert an unserer Erfindung. Sie könnten damit in antike Bücher schauen, die nicht einmal angefasst werden dürfen“, sagt Barmak Heshmat vom Massachusetts Institute of Technology in den USA. Die Forschergruppe um Heshmat verwendete eine Terahertzkamera und einen speziell entwickelten Algorithmus, um Bilder von den einzelnen Seiten zu erstellen und Buchstaben auf diesen zu identifizieren. Die Kamera sendet kurze Strahlungspulse aus und detektiert deren Reflexionen mit einem eingebauten Sensor. Anhand der unterschiedlichen Laufzeit und Frequenz der reflektierten Strahlung, können die Forscher dann auf den Inhalt des Buchs zurückschließen.

Durch die winzigen Hohlräume zwischen den Blättern, lassen sich beispielsweise die einzelnen Seiten voneinander unterscheiden. Hierbei machen sich die Forscher die unterschiedlichen Brechungsindizes von Luft und Papier zunutze: Trifft die Terahertzstrahlung auf einen der etwa zwanzig Mikrometer dicken Hohlräume, wird ein Teil der Strahlung an den Grenzflächen reflektiert. Mit Terahertzstrahlung können außerdem unterschiedliche Materialien sehr präzise voneinander unterschieden werden, da die reflektierte Strahlung eine vom Material abhängige Frequenz besitzt. Auf diese Weise lässt sich erkennen, welche Stellen des Papiers beschrieben oder bedruckt wurden und welche nicht.

Bislang funktioniert die Technik nur bei maximal neun übereinanderliegenden Seiten. Grund dafür ist das Signal der Reflexion, das bei weiteren Seiten zu schwach wird. Zudem befand sich in den Experimenten nur ein Buchstabe auf jeder Seite. Heshmat und seine Kollegen versprechen sich aber durch die ständige Weiterentwicklung der Terahertzbildgebung langfristig Fortschritte. Die Anwendungen könnten den Forschern zufolge über das Betrachten von Büchern hinausgehen. So eigne sich das Verfahren beispielsweise auch zum Analysieren von Gemälden.