Čeští vědci přišli na to, jak nahradit nanotechnologii bramborovým škrobem

Obyčejný bramborový škrob svými optickými vlastnostmi předčí i nanomateriály. Škrobové zrno díky své struktuře funguje jako mikročočka, která dokáže optický svazek současně zaostřit, změnit jeho polarizaci a ještě ho roztočit do světelného víru, zjistili vědci z Vysokého učení technického v Brně (VUT) a Univerzity Palackého v Olomouci.

Z fyzikálního hlediska škrob provádí něco, čemu vědci říkají spin-orbitální konverze světla, což je proces, jak se doslova otáčí světlo. Až doposud to bylo možné jenom s pomocí pokročilých nanotechnologií. Díky českým vědcům to teď bude možné i s obyčejným škrobem. Objevený mechanismus rozšiřuje možnosti pro ovládání světla a je využitelný pro senzory nové generace, přenos informací nebo kvantové počítače, vysvětlují vědci ze zmíněných institucí.

„Náš zájem o škrob vzbudily běžně dostupné snímky z polarizačního mikroskopu, ve kterých obrazy jednotlivých zrn připomínají svým tvarem maltézský kříž. Už dlouho se ví, že tyto obrazce vznikají v důsledku zvláštního vnitřního uspořádání škrobových zrn. My jsme se ale zaměřili na plnou optickou odezvu těchto zrn a tušili jsme, že může souviset s originálním způsobem změny polarizační rotace elektrického pole na vířivý pohyb elektromagnetické energie,“ uvedl fyzik Petr Bouchal z VUT, který s výzkumem začal.

Spin-orbitální konverze světla je jev, při kterém se mění typ „momentu hybnosti“ fotonu mezi dvěma formami: spinový moment hybnosti (spojený s polarizací světla) a orbitální moment hybnosti (spojený s tvarem a „zakroucením“ vlnoplochy). Zjednodušeně řečeno, světlo může být polarizováno například doleva nebo doprava (to je spin), a také může mít vlnoplochu stočenou do spirály jako šroubovici (to je orbitální moment). Při spin-orbitální konverzi se tedy část „točení“ světla z jeho polarizace přenese do zakroucení jeho paprsku, nebo naopak.

Kvůli plnému pochopení efektů museli vědci provést optický popis vnitřní struktury škrobového zrna. Tvoří ji přibližně kulovité slupky, jaké má například cibule. Obsahují však pravidelně uspořádané paprskovité lamely.

Bramborový škrob jako čočka

„Zrno ovlivňuje světlo zvláštním způsobem. Mění optickou dráhu světla podobně jako běžná čočka, navíc ho ale tvaruje díky efektům souvisejícím se změnou polarizačního stavu světla způsobenou lamelami mířícími do středu zrna. Experimentálně prokázat souhru obou současně probíhajících efektů bylo mimořádně náročné,“ doplnil Bouchal.

Vědci se také pokusili vytvořit senzor pro polarizační měření stavu světla dopadajícího na zrno. „Přestože tvarová nesourodost přírodních škrobových zrn znemožnila provedení experimentů v původně zamýšleném rozsahu, funkční princip senzoru se podařilo jednoznačně prokázat,“ doplnil fyzik Petr Viewegh.

K výzkumu skupiny vědců z VUT se připojil Zdeněk Bouchal z Univerzity Palackého v Olomouci, jenž vytvořil teoretický rámec experimentů a provedl potřebné výpočty. Výsledkem spolupráce je článek v časopise Advanced Optical Materials. Vědci plánují další výzkum, chtějí vytvořit umělé struktury, které napodobí optickou odezvu škrobových zrn.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

V USA jsou dostupná lidská embrya na zakázku. Vědci varují před eugenikou

Američtí rodiče se stále víc obracejí na soukromé firmy, které jim slibují dodat geneticky ideální embrya. Tyto děti by měly mít vyšší IQ, měly by se dožívat vyššího věku a měly by tedy mít v životě lepší šance než zbytek populace. Experti na etiku to považují za znepokojivé.
včera v 07:01

Před čtyřiceti lety došlo ke katastrofě v Černobylu

Katastrofa v jaderné elektrárně Černobyl v dubnu 1986 zničila rozsáhlé území v Sovětském svazu, vyvolala na desítky let strach z atomu a měla i mnoho dalších negativních dopadů na celou Evropu.
včera v 06:02

Fotbalové mistrovství vyprodukuje obří emise. Samo se potýká s nepřízní klimatu

Mistrovství světa ve fotbale (MS) v roce 2026 bude v mnoha ohledech přelomové. Poprvé se odehraje ve třech zemích současně – Spojených státech, Kanadě a Mexiku. Poprvé se ho zúčastní 48 týmů, které se utkají ve 104 zápasech, místo 32 týmů a 64 utkání. Tento „největší šampionát historie“ může být zároveň i klimaticky nejproblematičtější. Odhady naznačují, že celková uhlíková stopa turnaje přesáhne devět milionů tun emisí odpovídajících ekvivalentu oxidu uhličitého. To je výrazně více než u předchozích šampionátů, a to téměř o dvojnásobek.
25. 4. 2026

„Krakeni“ z vrcholu potravní pyramidy mění představy o pravěkých mořích

Japonští vědci díky kombinaci několika moderních technologií popsali druh druhohorní chobotnice, která mohla svými rozměry přinejmenším soupeřit s největšími obratlovci své doby. Tento agresivní predátor navíc disponoval nečekaně vysokou inteligencí.
24. 4. 2026

Makakové žerou na Gibraltaru kvůli jídlu od turistů hlínu, zjistila nová studie

Zatímco ve volné přírodě jedí makakové téměř výhradně rostliny a občas si přilepší třeba drobným hmyzem, na Gibraltaru konzumují sušenky s čokoládou, zmrzlinové kornouty či brambůrky. A aby pomohli svému trávicímu traktu vypořádat se s cukry a tuky z lidských svačin, pojídají gibraltarští makakové hlínu. Zjistila to studie vědců převážně z Cambridgeské univerzity publikovaná v časopise Nature, o níž informoval španělský deník El País.
24. 4. 2026

Vědci studují, jak komunikují děti s kochleárním implantátem

Podpořit vývoj řeči u dětí s kochleárním implantátem. To je cíl českého výzkumu, který se zaměřil na předškoláky se sluchovou vadou. Právě tento věk je klíčový pro rozvoj komunikace kvůli nástupu do školy.
24. 4. 2026

V Číně odhalili naleziště bizarních tvorů z hlubin času

Čínsko-britský výzkum v jihozápadní Číně objevil rozlehlé naleziště fosilií, které pomáhá mnohem lépe pochopit, jak vypadal život na Zemi v době před více než půl miliardou let. Objev podle autorů posunuje do vzdálenější minulosti vznik složitějších forem života.
23. 4. 2026

Postižený papoušek se stal vládcem. Vymyslel totiž neporazitelný styl boje

Novozélandský papoušek, kterému dali vědci jméno Bruce, je takovou papouščí kombinací Stephena Hawkinga a Chucka Norrise. Přes vážné tělesné postižení dokáže díky své inteligenci v soubojích porazit jakéhokoliv nepřítele. Stal se tak dominantním samcem ve svém hejnu.
23. 4. 2026
Načítání...