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

BMW zkouší rychlonabíječku s výkonem 450 kW

BMW zkouší rychlonabíječku s...

Průmyslové společnosti Allego, Phoenix-Contact, Porsche a Siemens se spojily...
Vojenská plavidla budoucnosti? Řízená budou umělou inteligencí a virtuální realitou

Vojenská plavidla budoucnosti?...

Námořní bitvy budoucnosti už by se mohly obejít bez přítomnosti námořníků. Alespoň to...
Botanici vyvinuli kybernetickou rostlinu, která se otáčí za světlem

Botanici vyvinuli kybernetickou...

Přestože rostliny nedisponují nervovou soustavou jako živočichové,...
Nové obličejové masky amerického letectva ochrání i před radioaktivitou

Nové obličejové masky amerického...

Před několika dny dokončilo americké vojenské letectvo testování obličejové...
Jordánsko má účinný systém na nedostatek energie a vody

Jordánsko má účinný systém na...

Jordánsko se v posledních letech potýká s nedostatkem vody a energie....
Livall RS1: Chytrá ochrana hlavy

Livall RS1: Chytrá ochrana hlavy

Letos to bude vůbec poprvé, co budou lyžaři moci otestovat chytrou...
Výkonnější baterie pro hybridy a mobilní telefony

Výkonnější baterie pro hybridy a...

Revoluční baterie budou mít větší kapacitu i bezpečnost. To znamená, že...
Český vědec získal stomilionový grant na vývoj speciálních povrchů z nanostruktur

Český vědec získal stomilionový...

Česká republika patří ve vývoji moderních technologií ke světové špičce. Důkazem je...
V Praze se objeví do roku 2020 městské sdílení elektromobilů, tzv. e-carsharing

V Praze se objeví do roku 2020...

Téma elektromobilů patří k nejdiskutovanějším v současnosti. Ano Česká republika...
Se zalesňováním zdevastovaných oblastí pomohou drony

Se zalesňováním zdevastovaných...

Že drony nemusí nutně sloužit jen ke sledování lidí a bezduché zábavě už...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Krimi z Anglie: Lidská hyena bere střechy nad hlavou

Krimi z Anglie: Lidská hyena bere...

Píše se květen roku 2017 a soudní síň Nejvyššího soudu v Glasgow...
Dohodil Václavovi II. správce země jeho tchán?

Dohodil Václavovi II. správce...

Arnold z Bamberku ví, jaké jsou poměry na českém královském dvoře. Nic si nedělá...
První pramyš žila před 20 miliony lety

První pramyš žila před 20...

Českým vědcům z Ústavu biologie obratlovců AV ČR se ve spolupráci...
Duchové v mobilní aplikaci? V Kolumbii je neberou na lehkou váhu

Duchové v mobilní aplikaci? V...

Kde všude se mohou ukrývat duchové? Podle některých lidí se neposedné...
Dívka jménem Genie: Otec ji věznil v drátěné kleci

Dívka jménem Genie: Otec ji věznil...

Když bylo Genie (*1957) 20 měsíců, otec Clark Wiley ji zavřel v...
Vražedné karaoke: Zpívání a mučení v jednom!

Vražedné karaoke: Zpívání a...

Stačí vydržet pár minut nepřetržitě zpívat a 10 000 dolarů máte doslova v kapse....
Naletěli čeští osadníci z Banátu mazanému obchodníkovi?

Naletěli čeští osadníci z Banátu...

„Hloupě jsme naletěli. Měli jsme zůstat doma,“ vyčítá unavená žena...
Záhadná ʻOumuamua? Pravděpodobně jen malá a lesklá kometa

Záhadná ʻOumuamua? Pravděpodobně...

Kolem objektu s havajským jménem 1I/ʻOumuamua se vyrojilo tolik hypotéz, až z toho...
Z aténských školních lavic: Ministerstvo školství chtěl zřídit už filozof Platón

Z aténských školních lavic:...

Stát se do výuky neplete, jenom dohlíží na její průběh. Každý rodič zodpovídá za...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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