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

Nové technologie nahradí v zaměstnání spíše ženy než muže

Nové technologie nahradí v zaměstnání...

Vývoj technologií a umělé inteligence jde stále kupředu. Jednoho dne budou přístroje...
Robotická ponorka Harald bude monitorovat výskyt planktonu

Robotická ponorka Harald bude...

Nerovnoměrné rozmístění planktonu v oceánech přivedlo vědce k rozhodnutí, že...
Dnes je to 30 let od vzniku World Wide Webu

Dnes je to 30 let od vzniku...

Psal se březen roku 1989, když Tim Berners-Lee sepsal první návrh hypertextového...
Převratný skok ve vývoji: Vynález splachovacího záchodu!

Převratný skok ve vývoji: Vynález...

Existují vynálezy, které dnes vnímáme jako běžnou součást našeho života....
První ročník průmyslového IoT hackathonu zná vítěze.

První ročník průmyslového IoT...

Studentský turnaj nápadů vyhrál detektor pravdy pro roboty – absolutním vítězem hackathonu se...
Popularita elektrokoloběžek stoupá. Prodávají je i obchodní řetězce

Popularita elektrokoloběžek stoupá....

Elektrické koloběžky dobývají svět a Česká republika v tomto ohledu není výjimkou....
Čeští vědci pracují na samostatně myslících automobilech

Čeští vědci pracují na samostatně...

Vskutku smělé plány mají odborníci z pražského Českého vysokého učení...
Výsledky americké studie: Elektronické cigarety způsobují problémy s dýcháním

Výsledky americké studie: Elektronické...

Vapováním, čili kouřením elektronických cigaret, už se v posledních letech...
Zhroutí se GPS? Kritická noc přijde 6. dubna

Zhroutí se GPS? Kritická noc...

Noc z 6. na 7. dubna tohoto rokubude velice zajímavá pro odborníky na...
Vědci vyrábějí umělé svaly pro roboty z pavoučího hedvábí

Vědci vyrábějí umělé svaly pro...

Vědci z Massachusettského technologického institutu (MIT) využili jeden z nejpevnějších...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Jak zachránit život? Zeptejte se těchto mazlíčků!

Jak zachránit život? Zeptejte se...

Možná máte psa, možná kočku, křečka nebo jiné zvíře. Nejspíše...
Dějiny mikroskopu: Galileovo očko zvětšovalo 30krát

Dějiny mikroskopu: Galileovo očko...

„Vidíš něco?“ ptá se napjatě Zacharias Janssen svého otce Hanse. I když se...
Kozy na stromech: Šplhají téměř lépe, než opice!

Kozy na stromech: Šplhají téměř...

Strom, plný libozvučně zpívajících ptáků není nic neobvyklého a potěší...
VIDEO: TOP 5 velkých, ale zvláštních sběratelů

VIDEO: TOP 5 velkých, ale...

Sbíráte něco? Zátky, plechovky, poštovní známky? To zní jako vcelku...
Utekl Stede Bonnet na moře kvůli hašteřivé manželce?

Utekl Stede Bonnet na moře kvůli...

„Už toho mám dost,“ bouchne do stolu majitel plantáží na Barbadosu Stede...
Středověký mor mohl doputovat až do subsaharské Afriky!

Středověký mor mohl doputovat až...

Ve 14. století zasáhla morová rána v Evropě a Asii na 200 miliónů lidí. Až...
VIDEO: Jak dlouho přežijete na jednotlivých planetách?

VIDEO: Jak dlouho přežijete na...

Už dlouho zkoumáme to, jestli je možné žít na nějaké jiné...
Bitva u Breitenfeldu: Vyhrál ji Lev ze severu s hrstkou ubožáků?

Bitva u Breitenfeldu: Vyhrál ji Lev...

„To není pravda!“ reaguje Albrecht z Valdštejna, toho času bývalý vrchní velitel...
Stomatologie: Navzdory pokroku strach zůstává

Stomatologie: Navzdory pokroku...

Špatná ústní hygiena a nezdravé stravování – dva hlavní viníci vzniku zubního kazu, velmi...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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