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

Telefonní záznamy o nás prozradí téměř vše

Telefonní záznamy o nás prozradí...

Obsah rozhovorů je možné sledovat pouze se souhlasem soudu. Podobně přísná...
Nové čočky pro drony napodobí zrak orlů

Nové čočky pro drony napodobí...

Němečtí vědci z univerzity ve Stuttgartu vyvinuli 3D tištěné čočky, které...
Co o sobě prozradí Antarktida?

Co o sobě prozradí Antarktida?

Geolog John Goodge z americké University of Minnesota pátrá po minulosti...
Miniaturní zabijáci chrání organismus

Miniaturní zabijáci chrání...

Imunitní systém lidského těla obsahuje tzv. NK buňky (z anglického Natural Killer...
Nechte práci na větru

Nechte práci na větru

Nejobvyklejším využitím energie větru je v současné době větrná elektrárna. Síly větru se...
Galaktický obří supervulkán

Galaktický obří supervulkán

Messier 87, která bývá také nazývána jako NGC 4486, je +8,60 magnitudy...
Co to jsou hydrotermální průduchy?

Co to jsou hydrotermální průduchy?

První hydrotermální průduch byl objeven u Galapág 14. 12. 1979. Jeho okolí...
Naděje pro pacienty s poraněním míchy

Naděje pro pacienty s poraněním...

Expertům ze Švýcarska se podařilo rozpohybovat jinak chromou končetinu u opice....
Dřevěná budova vydrží i zemětřesení

Dřevěná budova vydrží i zemětřesení

Japonští technici a konstruktéři před časem uskutečnil test, který měl...
Jak pracuje mozek?

Jak pracuje mozek?

Tím, jak se vědci snaží proniknout stále hlouběji do tajemných zákoutí mozku,...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Vědci varují: Nadměrné sledování televize nás doslova zabíjí

Vědci varují: Nadměrné sledování...

Chcete vědět, proč byste měli omezit sledování...
Puma punku: Kdo postavil prastaré kamenné město?

Puma punku: Kdo postavil prastaré...

V blízkosti bolivijského jezera Titicaca leží...
Lékaři očekávají svět bez antibiotik: Budou nás zabíjet banální choroby?

Lékaři očekávají svět bez...

Léky, které nás chránily před nebezpečnými bakteriemi,...
VIDEO: Úchvatný zlatý vodopád v Americe

VIDEO: Úchvatný zlatý vodopád v...

Do amerického národního parku Yosemity míří každoročně...
Ach, ty daně: Lidé na ně nadávali už za vlády Václava II.!

Ach, ty daně: Lidé na ně nadávali...

„Musíte zlepšit výběr daní,“ klade v roce 1304 český...
Vyvracíme 4 mýty o silikonových prsních implantátech

Vyvracíme 4 mýty o silikonových...

Odrazují Vás od zvětšení prsou pomocí implantátů...
Vědecká studie: Rocker se nadře stejně jako dřevorubec!

Vědecká studie: Rocker se nadře...

Pro leckterého návštěvníka rockového koncertu se...
Neuvěřitelné: Vědci našli planety, na kterých může být život

Neuvěřitelné: Vědci našli planety, na...

Astronomové spolupracující s NASA oznámili, že se jim...
Násilí pod vlajkou Satana: Nutnost, nebo vedlejší produkt?

Násilí pod vlajkou Satana:...

Rozšířené představy o satanistech tvrdí, že při jejich...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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