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

Člověk popálený. Lidskou evoluci i geny změnila zranění způsobená ohněm

Člověk je jediný druh v přírodě, který pravidelně zažívá popáleniny. Podle nové analýzy statisíce let, co člověk s ohněm žije, ovlivnily i jeho geny.
před 4 hhodinami

Sociální síť Moltbook je jen pro AI. Narušují ji ale lidští „boti“

Přelom roku přinesl další pokrok v technologii umělých inteligencí. Nezávislý rakouský programátor vypustil do kyberprostoru poslušné umělé inteligence, které plní jako agenti jakékoliv úkoly. A vznikla pro ně i speciální sociální síť Moltbook, kde si tyto formy digitálního kódu povídají.
před 7 hhodinami

Nepodceňovat své schopnosti. Data ukazují, jak na přihlášky na střední školy

Více než třetina zájemců o studium maturitních oborů řadila v minulém roce své přihlášky na střední školy neefektivně, ukazuje analýza výzkumné agentury PAQ Research. Na druhém nebo třetím místě v přihlášce totiž měli výrazně těžší školu než na prvním míst. Další chybou podle této analýzy bylo, že šest procent deváťáků ani nevyužilo možnost podat přihlášku na tři školy.
před 13 hhodinami

Česká technologie pomáhá na olympiádě rozhodčím v curlingu

Kromě tuzemských sportovců se na zimní olympiádě v Itálii představuje i technologie z Česka. Ta hlídá dodržování pravidel při curlingu – konkrétně senzory na kamenech odhalí chybu při odhození. Několik měsíců je vyvíjeli experti z Českého vysokého učení technického. V curlingu vyhrává tým, který dostane co nejvíc svých kamenů do cílových kruhů. Důležité je proto správně a přesně kámen na druhý konec ledové plochy poslat. Technologie zaznamená přesné místo odhozu. To dříve kontrolovali rozhodčí pouze očima.
před 23 hhodinami

Za obsah na sociálních sítích mají být trestně odpovědní jejich manažeři, plánuje Španělsko

Španělsko má v úmyslu zakázat sociální sítě pro své občany mladší 16 let. Bude také od těchto platforem vyžadovat, aby používaly přísné nástroje pro ověřování věku, které nebude možné snadno obelhat. Připojí se tak k Austrálii, Francii a Dánsku, které už oznámily vlastní pravidla, která mají snížit negativní dopady sociálních sítí na děti. Zároveň chce Madrid zavést zákony, podle nichž by trestní odpovědnost za obsah sítí měli nést i manažeři firem provozujících sociální sítě.
včera v 14:23

Více než třetina případů rakoviny je zbytečná, tvrdí WHO a radí, čemu se vyhnout

Zhruba každému třetímu případu rakoviny se dá zabránit, pokud se lidé budou vyhýbat rizikovým faktorům, jako je kouření, pití alkoholu, znečištění ovzduší a některé infekce, uvedla ve své analýze Světová zdravotnická organizace (WHO).
včera v 11:21

Španělský přípravek má léčit rakovinu, rozplývají se média. Experti krotí naděje

Nová studie španělských vědců popsala, že jejich nová terapie dokáže extrémně účinně ničit nádory slinivky břišní. Tedy nádory známé svou smrtelností a špatnou léčitelností. Tato informace se v posledních dnech rychle šíří nejen médii, ale zejména po sociálních sítích, kde se objevuje v extrémně zkrácené formě, která zamlčuje některé klíčové informace. Například to, že je zatím otestován pouze na myších a potenciální lék je až desítky let daleko.
3. 2. 2026

NASA odložila start mise Artemis k Měsíci

Americký Národní úřad pro letectví a vesmír (NASA) odkládá plánovaný únorový start rakety Space Launch System (SLS) se čtyřčlennou posádkou k průletu kolem Měsíce na březen, oznámil šéf NASA Jared Isaacman, který změnu termínu zdůvodnil únikem kapalného vodíku během tankování. Technici v pondělí uspořádali generální předstartovní zkoušku, aby ověřili připravenost rakety k letu. Test kvůli netěsnosti NASA předčasně ukončila.
3. 2. 2026
Načítání...