Jak příroda krotí světlo?

Bílé světlo je ve své podstatě tou částí elektromagnetického vlnění, k jehož vidění nás příroda vybavila očima. Jednotlivé barvy se z něj mohou vynořovat různým způsobem. Jeden ze způsobů vytvořila již dávno samotná příroda a nadělila jej drobnému jihoamerickému broučkovi. Jeho zkoumání by mohlo vést k převratným pokrokům v digitálních technologiích. Bílé světlo je ve své podstatě tou částí elektromagnetického vlnění, k jehož vidění nás příroda vybavila očima. Jednotlivé barvy se z něj mohou vynořovat různým způsobem. Jeden ze způsobů vytvořila již dávno samotná příroda a nadělila jej drobnému jihoamerickému broučkovi. Jeho zkoumání by mohlo vést k převratným pokrokům v digitálních technologiích.

Jihoamerický nosatec Lamprocyphus augustus učaroval vědcům z americké University of Utah Michaelu Bartlovi a Jeremymu Galushovi svým krásným duhově zeleným zbarvením natolik, že se rozhodli prozkoumat jej pomocí nejmodernějšího laboratorního vybavení. Jeho povrch odráží světlo tak, že při pohledu z jakékoliv strany má stejně krásnou duhovou barvu. Vědcům bylo jasné, že povrch brouka, tzv. epikutikula, která je tvořena drobnými šupinkami polysacharidu chitinu, musí se světlem nakládat velmi originálně. Zjistili, že příroda tomuto broukovi vytvořila na těle fototonické krystaly, které se lidé snaží připravit synteticky již téměř dvacet let.

Světlo v počítačích
 Fototonické krystaly se chovají ke každé složce viditelného elektromagnetického vlnění – neboli světla – jinak. Některé světlo o jisté barvě – neboli vlnové délce – bez problémů propustí, jiným však ukáže stopku a odrazí je jako zrcadlo. Teoreticky byla struktura takového krystalu popsána již v roce 1990. Podle teoretických předpovědí by uspořádání atomů v krystalové mřížce mělo být velmi podobné uspořádání uhlíkových atomů v krystalu diamantu. V diamantu jsou však atomy příliš blízko sebe a pro práci s viditelným světlem nejsou příliš vhodné. Snem vědců je proto připravit syntetický materiál, který by měl optické vlastnosti podobné diamantu, ale byl skutečně použitelný. Taková látka by znamenala opravdu velký technologický skok kupředu. Světlo o specifické vlnové délce by mohlo být využíváno pro katalýzu jistých chemických reakcí, největší využití by však našlo v optických počítačích. Ty současné využívají pro přenos informace elektřinu (tedy proud elektronů). Optické počítače by však namísto nich mohly využívat světlo, tedy fotony. Takové stroje by dokázaly roční práci těch dnešních zvládnout v několika vteřinách.

Krystaly na krovkách
 Vědci zjistili, že duhově zelená barva brouka není dána přítomností zeleného pigmentu, ale specifickým uspořádáním molekul v šupinách na jeho povrchu. Šupiny fungují jako dokonalý fototonický krystal. Zatímco větší část spektra viditelného světla (tj. vlnění o vlnové délce mezi 400–700 nm) pohlcují, u vln o délce mezi 500–550 nm dělají výjimku. Právě tuto délku má světlo, které brouka barví do krásně zelené barvy. Za to, že se brouci jeví krásně zelení ze všech stran, je zodpovědná zase struktura šupin. Každá z nich je totiž složena z více než 200 chitinových „krystalů“ podobné struktury, jako má diamant. Jednotlivé krystaly jsou však orientovány různými směry. Odrážejí tak veškeré světlo, které na brouka dopadá z libovolného úhlu, a přispívají tak  k opalizujícímu efektu, který z něj dělá skutečný oživlý drahokam. Cesta od tohoto objevu k jeho praktickému využití bude však zřejmě ještě velmi dlouhá.

Brouk bělejší než mléko
 Nestorem výzkumů fototonických vlastností hmyzích povrchů je Dr. Peter Vukusic z katedry fyziky univerzity v britském Exeteru, který se tomuto tématu věnuje už od roku 1998. V nedávné době přišel se svým týmem se zajímavým objevem. Zkoumal zvláštní brouky z jihovýchodní Asie, chroustky rodu Cyphochilus. Bílá barva jejich krovek má takovou intenzitu, že těžko hledá v přírodě obdoby. Vukusicův tým zjistil, že za jejich neuvěřitelnou bělostí stojí nikoliv přítomnost bílého pigmentu, ale právě specifické vnitřní uspořádání chitinových krystalů na jejich povrchu. Jejich uspořádání je totiž zcela nahodilé a díky tomu umožňuje dokonalý rozptyl světla.

Rubriky:  Technologie
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Standardní model částicové fyziky

Standardní model částicové fyziky

Za standardní model částicové fyziky je považována teorie popisující...
Aby zuby nebolely

Aby zuby nebolely

Jako zuby moudrosti se označují třetí stoličky. Které se obvykle...
Ledovce v Antarktidě se mění

Ledovce v Antarktidě se mění

Jak se v průběhu času měnily ledovce v Larsenově ledovcovém šelfu v...
Společnost Tesla představila inovativní tašky

Společnost Tesla představila...

Šéf společnosti Tesla, Elon Musk představil nový produkt. Jsou jím solární...
Netopýři jako vzor pro letadlo

Netopýři jako vzor pro letadlo

Netopýr je podle některých vědců doslova úžasné stvoření. „Díváte-li se na ně,...
Teorie, která přežila všechny pokusy o vyvrácení

Teorie, která přežila všechny...

Před 101 lety, 25. 11. 1915, předložil Albert Einstein (1879 – 1955) konečnou verzi...
Krása ptačího pohybu

Krása ptačího pohybu

Ptáci (Aves) jsou pokládáni za potomky drobných teropodních dinosaurů, konkrétně...
Seznamte se! Balistika!

Seznamte se! Balistika!

Balistika, neboli věda o pohybu a účinku střely, je neocenitelným pomocníkem...
Jak se pečou koblihy?

Jak se pečou koblihy?

Původní koblihy byly masným pečivem, které se smažilo ve vepřovém sádle....
Jak se loví krokodýli?

Jak se loví krokodýli?

Navštivte spolu s výzkumníky území, na kterém žijí krokodýli. Kolik lidí musí být, aby...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Trosky Černobylské elektrárny překryl nový štít: Má zastavit záření na 100 let

Trosky Černobylské elektrárny překryl...

Jaderný reaktor, který zničil výbuch v roce...
5 kosmických vynálezů, které se z vesmíru dostaly až do domácností

5 kosmických vynálezů, které se z...

Když slyšíme o kosmických technologiích, představíme si...
Mimosmyslová archeologie: Budoucnost vědy nebo nehorázné šarlatánství?

Mimosmyslová archeologie: Budoucnost...

„Kopejte ve vyschlém řečišti v San Francisco Peaks,“...
Velký smog 1952: Dnes si připomínáme den, kdy se planeta ozvala!

Velký smog 1952: Dnes si...

Psalo se 5. prosince 1952, když se Londýn...
VIDEO: Únik z potápějícího se auta!

VIDEO: Únik z potápějícího se auta!

Jak náhlé mohou být záplavy, zažila na vlastní kůži...
Územní ztráta Habsburků: Vyměnil Ferdinand II. Lužici za 72 tun zlata?

Územní ztráta Habsburků: Vyměnil...

„Já s těmi kacíři nemohu uzavřít mír! Je mou...
3x zabijáci v lavicích: Komu se v hlavě honily zrůdné myšlenky? (2.díl)

3x zabijáci v lavicích: Komu se v...

Jsou mladí a neklidní. Hlavou se jim však mnohdy...
FOTO MĚSÍCE: Yetti má kamaráda!

FOTO MĚSÍCE: Yetti má kamaráda!

Vtipných fotografií není nikdy dost. A na webu...
Lisabon na pokraji zkázy: Zachránil ho duchapřítomný ministr!

Lisabon na pokraji zkázy: Zachránil...

Z výstavných lisabonských paláců zbyly ruiny. Co...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.