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

Apache otestoval poprvé bojový laser

Apache otestoval poprvé bojový...

Bitevní vrtulník AH-64 zasáhl pomocí podvěšeného kontejneru...
Objeví se autonomní vesmírné sondy s umělou inteligencí?

Objeví se autonomní vesmírné sondy...

Není tajemstvím, že se specialisté z NASA snaží již nějakou dobu...
Čína chce zachytit co nejvíce uhlíku

Čína chce zachytit co nejvíce...

Že se Čína snaží poslední dobou z hlediska ochrany životního prostředí vyvinout...
Jak na plevel? Pořiďte si robota s lasery

Jak na plevel? Pořiďte si robota...

Robotizace poslední roky hýbe doslova světem. Na trhu se objevují stálé nová a...
Bojové drony LCAAT budou chránit stíhačky F-35 Lightning II

Bojové drony LCAAT budou chránit...

Americké letectvo vyvíjí v rámci programu Low Cost Attritable Aircraft...
Čeká nás průlom ve vývoji biopaliv z řas?

Čeká nás průlom ve vývoji...

Společnosti Exxon Mobil a Synthetic Genomics Inc. objevily po osmi letech...
Pneumatika budoucnosti od Michelinu

Pneumatika budoucnosti od Michelinu

Francouzský výrobce pneumatik, společnost Michelin, ukázala, že by...
Voliro, nejvšestrannější hexakoptéra

Voliro, nejvšestrannější...

Kvadrokoptéry, známé zejména jako drony, se čím dál více rozšiřují po celém světě....
Vývoj vrtulníku budoucnosti pokračuje

Vývoj vrtulníku budoucnosti...

Bell Helicopters minulý týden představila vizi budoucnosti helikoptér. Výhodou by...
Na Mars s novým roverem?

Na Mars s novým roverem?

NASA představila prototyp roveru, který by mohl sloužit astronautům...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Kódy na zboží, kódy na těle: Co nás ještě čeká?

Kódy na zboží, kódy na těle: Co nás...

Na Hollywood Boulevard v Los Angeles si koupí za pár...
Stěstcem se v rukou umělce může stát cokoliv: Třeba kávový šálek!

Stěstcem se v rukou umělce může stát...

Už se vám někdy stalo, že jste omylem položili...
Proč se Ludvík XIV. na hostinách přežíral?

Proč se Ludvík XIV. na hostinách...

„Ještě nemá dost?“ špitne jedna dvorní dáma druhé. Ta...
Britští vědci: Poznáme, kdo bude jednou vraždit!

Britští vědci: Poznáme, kdo bude...

Představte si, že víte, kdo bude jednou...
Nejdražší zvířata světa: A jakou cenu má váš pes? 

Nejdražší zvířata světa: A jakou...

Zvířata, ať už domácí nebo divoká, se čím dál tím více...
Babylónské zmatení jazyků: Skutečná událost?

Babylónské zmatení jazyků:...

Zpupní Babylóňané se rozhodli, že postaví...
Rychlejší než blesk: Co jde možná nevěděli o oku

Rychlejší než blesk: Co jde možná...

Má pouhé 2 cm v průměru, váhu pár desítek gramů....
Tajemství Olméků: Co nám prozradí jejich obří sochy?

Tajemství Olméků: Co nám prozradí...

V Mexiku se tyčí gigantické kamenné hlavy. Jejich...
Jaké záhady kolem Ježíšovy poslední večeře ještě neznáte?

Jaké záhady kolem Ježíšovy poslední...

Onen moment zná každý, i ten, kdo Bibli viděl jen z...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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