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

Pardubičtí vědci vyvinuli unikátní anorganická vlákna

Pardubičtí vědci vyvinuli unikátní...

Vědci z chemicko-technologické fakulty Univerzity Pardubice ve spolupráci s...
Rozbitý displej telefonu se sám opraví

Rozbitý displej telefonu se sám...

Jednou z nejkřehčích součástek dnešních chytrých telefonů je displej....
Superlaser jako u Hvězdy smrti už nemusí být fikce

Superlaser jako u Hvězdy smrti už...

Australským vědcům z Macquarie University se podařilo nalézt jednoduchý...
Největší simulátor Slunce dosáhne teploty až 3000 °C

Největší simulátor Slunce dosáhne...

Německé středisko pro letectví a kosmonautiku (DLR) postavilo ve svém středisku ve...
Baterie s tekutým elektrolytem funguje i jako chladič

Baterie s tekutým elektrolytem...

S rostoucím výkonem procesorů stoupá i množství odpadního tepla, které...
S čím se hraje baseball?

S čím se hraje baseball?

Baseball je kolektivní míčová hra, při níž se míč odpaluje za pomoci pálky. Tou se...
NASA plánuje vytvořit nejchladnější místo ve vesmíru

NASA plánuje vytvořit...

Zatímco v našich končinách dosahují v letních měsících teploty nejvyšších...
Hyperloop One ukázal testovací dráhu

Hyperloop One ukázal testovací...

Dvojicí ocelových tubusů na vysokých sloupech sviští hliníkové...
Humanoidní robot z Koreje

Humanoidní robot z Koreje

Jihokorejští vědci sestavili humanoidního robota, který by měl být schopen lidem...
Nahradí skleněné akumulátory dnešní Li-Ion baterie?

Nahradí skleněné akumulátory...

Tým inženýrů z University of Texas v Austinu přišel s novou technologií...

Nenechte si ujít další zajímavé články

5 méně známých českých divů: Věděli jste o nich?

5 méně známých českých divů:...

Praha, Český Krumlov, Hluboká či Litomyšl jsou...
Zámek Nelahozeves: Sloužil jako pensionát pro svobodné a ovdovělé šlechtičny?

Zámek Nelahozeves: Sloužil jako...

Zámek Nelahozeves je jednou z nejznámějších...
Neuvěřitelné: Nachází se v Itálii starověké pyramidy?

Neuvěřitelné: Nachází se v Itálii...

Pod nánosem hlíny a bujným porostem se skrývají...
Další mýtus o spánku padnul!

Další mýtus o spánku padnul!

Je známou věcí, že jak stárneme, spíme méně....
5 chytrých zvířat, která jíme

5 chytrých zvířat, která jíme

Věděli jste, že holoubě má inteligenci tříletého...
Žďár nad Sázavou – město pod Zelenou horou

Žďár nad Sázavou – město pod...

Je tomu už více než 400 let, co byl Žďár...
První Disneyland: Počátek nesmrtelného fenoménu!

První Disneyland: Počátek...

Svět Disneyových postaviček, které jednou zalidní...
Konspirace: Zabila krásnou herečku FBI?

Konspirace: Zabila krásnou...

Název jejího průlomového filmu jako kdyby vystihoval...
Podivná smrt Billyho Kida: Jak zemřel známý bandita?

Podivná smrt Billyho Kida: Jak...

Billy Kid je patrně nejslavnější postavou...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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