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

Letadlové lodě jako zbraně minulosti? Možná je nahradí obří ponorky…

Letadlové lodě jako zbraně minulosti?...

Letadlové lodě jsou bezesporu nádherné a impozantní. Jenže také velice drahé a z...
V ECR Rapotín slavnostně otevřeli první výrobnu biometanu

V ECR Rapotín slavnostně otevřeli...

Energy financial group (EFG) uvedla 24. října 2019 do provozu jako první...
Odborníci se zastávají umělé inteligence. Strach z robotů-zabijáků je prý iracionální

Odborníci se zastávají umělé...

V současné době se do českých kin blíží nový díl slavného Terminátora,...
Uplatní se malé modulární reaktory?

Uplatní se malé modulární reaktory?

Přestože se malé modulární jaderné reaktory nachází teprve na počátku své...
Tesla jako poslušný pejsek: Funkci přivolání vozu řidiči využili více než milionkrát

Tesla jako poslušný pejsek: Funkci...

Tradiční čtvrtletní zpráva Tesly se pochlubila jednak neočekávaně pozitivními...
Aspoň na víkend vstup do RAF

Aspoň na víkend vstup do RAF

Národní muzeum pořádá již tuto sobotu 26. října další akci z oblíbeného cyklu...
Paříž zaplaví samoobslužné elektrické skútry

Paříž zaplaví samoobslužné...

Poslední dobou je (nejen) u nás stále běžnější kritika elektrokoloběžek Lime,...
Plášť neviditelnosti opouští svět pohádek. A stává se realitou!

Plášť neviditelnosti opouští svět...

Proslulý kanadský výrobce maskovacích uniforem Hyperstealth Biotechnology si...
Oprava části DNA není dnes pro vědce překážkou

Oprava části DNA není dnes pro...

Američtí odborníci z Broad Institute MIT a výzkumníci z Harvardovy univerzity...
K transplantaci přivezou bijící srdce

K transplantaci přivezou bijící...

Lékaři z Institutu klinické a experimentální medicíny (IKEM) se pochlubili novou...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Královna ohnivá a tajemná: Kdo byla Josephina Girardelliová?

Královna ohnivá a tajemná: Kdo...

Řadu cirkusových triků už jsme dávno prokoukli. Třeba polykání ohně je...
Air Force One: Neuvěřitelné letadlo amerických prezidentů! 

Air Force One: Neuvěřitelné letadlo...

Není ikoničtějšího symbolu amerických prezidentů, než je Air Force One!...
Jaké zápachy vám dokáží způsobit závratě?

Jaké zápachy vám dokáží způsobit...

Lidský nos je schopen rozeznat ohromné množství různých pachů, jak těch...
8 zvířecích obrů: Kdo jsou největší tvorové obývající souš, vodu či vzduch?

8 zvířecích obrů: Kdo jsou největší...

V historii planety Země nebyla o gigantická stvoření nouze. Současné...
Proč Pražané nenáviděli Svatého Vojtěcha?

Proč Pražané nenáviděli Svatého...

Na východočeském libickém hradišti doznívá 28. září 995 řinčení zbraní. Slyšíme...
Rotaviry ročně potrápí tisíce dětí

Rotaviry ročně potrápí tisíce dětí

Opakované zvracení, průjem, horečka – to jsou typické příznaky rotavirové...
Obrovské stavitelské chyby: Železniční most

Obrovské stavitelské chyby:...

Stavební katastrofy mají různou podobu. Železniční most...
Království koření, zázrak uprostřed pouště: Nabatejci založili slávu Petry na vůních

Království koření, zázrak uprostřed...

Když se vyčerpaní návštěvníci z pouště vnoří do skalní soutěsky města Petry,...
Nový způsob operace štítné žlázy

Nový způsob operace štítné žlázy

Specialisté z Chirurgické kliniky Fakultní nemocnice v Brně a z...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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