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

Před dvaceti lety varoval Al Gore svět před klimatickou krizí

Před dvaceti lety vstoupil do kin dokument, který zásadně proměnil veřejnou debatu o změně klimatu. Snímek An Inconvenient Truth („Nepříjemná pravda“) s bývalým americkým viceprezidentem Alem Gorem v hlavní roli se v roce 2006 stal globálním fenoménem. Pro miliony lidí šlo o první setkání s představou, že klimatická změna není vzdáleným problémem budoucnosti, ale procesem probíhajícím právě teď. O dvě dekády později se ale nabízí otázka: Jak dobře film obstál ve světle aktuálních poznatků?
před 22 hhodinami

V prvním kole přijímacích zkoušek na střední školy uspělo více zájemců než vloni

V prvním kole přijímacích zkoušek na střední školy uspělo 93,3 procenta žáků, kteří se hlásili z devátých tříd základních škol. Je to podobně jako loni, kdy jich podle aktualizovaných dat bylo 92,9 procenta, informovala v pátek v tiskové zprávě státní organizace Cermat. Do čtyřletých a kratších oborů letos školy přijaly 89,8 procenta uchazečů. Je to více než v roce 2025, kdy bylo podle aktualizovaných dat Cermatu přijato 87,9 procenta uchazečů.
15. 5. 2026Aktualizováno15. 5. 2026

Restaurování hrobek v egyptském Luxoru odhalilo malby z 18. dynastie

Po dokončení restaurátorských prací v hrobce Samuta v nekropoli El Chocha na západním břehu Nilu v Luxoru se znovu objevilo několik staroegyptských maleb. Fresky na stěnách komplexu zachycují výjevy z každodenního života, pohřebních rituálů i náboženské motivy egyptské civilizace z doby před zhruba 3500 lety.
15. 5. 2026

Obavy z hantaviru zesiluje zkušenost s pandemií covidu-19, upozorňují experti

„Kolektivní pandemická paměť“ vyvolává ve společnosti obavy spíše kvůli vzpomínkám na to, co se stalo, než kvůli skutečné situaci. Odborníci na sociologii a psychologii vysvětlují, jak vzniká někdy iracionální strach, a varují před dalším velkým „virem“ – dezinformacemi.
15. 5. 2026
Doporučujeme

Voda na měsících Jupiteru a Saturnu mrzne do podoby štrůdlu, popsali čeští vědci

Dvojice českých geofyziků ve spolupráci se zahraničními vědci provedla originální experiment. Pokusila se v něm vytvořit podmínky, které panují na měsících Europa a Enceladus. A zjistit tak, jak vypadá ledová krusta, která pokrývá oceány v místech, kde by mohl být život a jež chce lidstvo zkoumat. Závěry pokusu jsou varováním pro mise, které by na měsících Jupiteru a Saturnu měly v budoucnu přistát.
15. 5. 2026

Řada zvířat využívá město pravidelně, mimo pozornost lidí, ukázal výzkum

Soužití lidí a volně žijících zvířat ve městech se neodehrává náhodně, ale řídí se jasnými zákonitostmi. Ukázal to tříletý výzkum brněnských vědců, kteří sledovali pohyb zvířat v městském prostředí. Nově vzniklá databáze má pomoci například s prevencí škod způsobených přemnoženými divokými prasaty. V jihomoravské metropoli jich je aktuálně přes tři stovky.
15. 5. 2026

Sysli mizí z Evropy. Škodí jim moderní zemědělství, chráněná území nestačí

Nový výzkum českých biologů z Akademie věd popsal, jak a proč mizí z Evropy sysli. Mají sice rádi obdělávanou půdu, moderní zemědělství spojené s těžkou technikou, monokulturami a zhutněním půdy jim ale neprospívá.
15. 5. 2026

Nedostatek i nadbytek spánku jsou spojeny s předčasným stárnutím, ukazuje studie

Spánek zřejmě hraje klíčovou roli v procesu stárnutí, protože jak jeho nedostatek, tak naopak příliš dlouhé vyspávání mohou negativně ovlivňovat mozek, srdce, plíce i imunitní systém. Vyplývá to z výzkumu publikovaného ve vědeckém časopise Nature.
14. 5. 2026
Načítání...