Dvojitá difrakční mřížka vytváří dva barevné odstíny
Z creation.com přeložil Jakob Haver – 05/2018. Translation granted by Creation.com – přeloženo s povolením od Creation.com.
Fotonické struktury u motýlů
Modrý Morpho. Foto Wikipedia
Některé druhy motýlů, jako je modrý morpho (Morpho menelaus) z Jižní Ameriky a sameček horského otakárka Odysseova (Papilio ulysses) ze severní Austrálie, jsou známé pro svou zářivě duhovou modř. Jejich atraktivní barvy však nezpůsobil pigment, ale šupinky, které vytvářejí difrakční (optickou) mřížku.1 Ty jsou pravidelně rozložené jako hřbety nebo drážky a rozloží tak bílé světlo na všechny jeho základní barvy. Avšak destruktivní interference (má zeslabující vliv – pozn. překl.) v daném úhlu všechny barvy potlačí, kromě té požadované – ta je intenzivní díky konstruktivní interferenci (zesilující vliv – pozn. překl.). Tyto šupinky dostaly název sub-mikrometrické fotonické struktury, protože mohou ovládat světelné vlny. Podobně i velmi temná čerň po okraji motýlích křídel není způsobena černým pigmentem, ale fotonickými strukturami, které pohlcují světlo.2,3
Tento výzkum byl inspirací pro návrh velmi účinných „super černých“ povlaků a mohl by být podnětem pro další typy povrchových úprav, vytvářejících výrazné barvy bez chemického odpadu, který jinak vzniká při výrobě pigmentů a barviv.4 Jedná se o další příklad biomimetiky: lidské technologie kopírující přírodu – což ve skutečnosti znamená učit se od Tvůrce přírody.5
Dvojitá mřížka
Nedávný výzkum ukazuje, že hřbetní křídla samečka Lamprolenis nitida mají na jednotlivých šupinkách střídavě umístěné dvě zářivé difrakční mřížky, které poskytují dva hlavní barevné odstíny.6
To byl ovšem nový objev, neboť „více samostatných odstínů z oddělených fotonických struktur uvnitř stejného sub-mikrometrického zařízení v současné době u zvířat neznáme.“ Šupinky tvoří mřížku žeber a žlábků, které se střídají ve dvou různých intervalech, proto tedy rozdílné odstíny.
Výzkumníci říkají: „Vícenásobné odstíny zvyšují složitost a specifiku optického kódování, což zvyšuje kvalitu přenášených informací. To může být důležité zejména při páření, kdy samečci bojují o samičku, takže duhové barvy křídel samečka plní funkci varovných signálů.“ Poukazují na to, že samečci mohou vytvářet výrazné odstíny dokonce i při špatné viditelnosti v lesích kde žijí, kde sluneční světlo proniká skrze koruny stromů jen sporadicky. A tak mohou v druhově bohatém prostředí pomoci samičkám najít ten správný druh.
Jak tyto struktury vznikly?
Další příklad biomimetiky
Vědci uvedli, že okopírování tohoto designu by mohlo být pro pokročilou lidskou technologii prospěšné:
- „Dvojitá mřížka u Lamprolenis nitida by mohla poskytnout řešení problému se spektrometry, zejména proto, že funkční rozsah jejich mřížky je omezený, takže jakmile je dosaženo spektrálního limitu, mřížka se musí mechanicky vyměnit za jinou, čímž se přeruší měření. Zabudováním dvou mřížek na jeden samonastavitelný povrch by se dal tento problém obejit.“
Protože skutečná věda pracuje obdobně, je poctivé přiznat, že pokud námi vytvořená difrakce vyžaduje inteligentní naprojektování, tím spíše ukazuje objektivní znaky designu také mnohem dokonalejší difrakční mřížka.
Motýl Morpho je také inspirací pro další vývoj technologie nočního vidění – křídla obsahují chitin, který má výrazně nižší tepelnou kapacitu než materiály, z nichž se vyrábí noktovizory. Vhodným využitím by se mohla podstatně snížit jejich hmotnost. Více v článku National Geographic
Zvětšený pohled na strukturu křídla
Interference světelných vln
Motýl morpho – zpomalený záznam
Příbuzné články
Odkazy a poznámky
- Vukusic, P., et al., Sculpted-multilayer optical effects in two species of Papilio butterfly, Applied Optics 40(7):1116–1125, 2001.
- Butterflies plumb the depths of blackness with a trick of the light, New Scientist 181(2433):18, 2004.
- Hopkin, M., Butterflies boast ultrablack wings: Insects use optical trick to get the blackest black out of dark pigments, Nature science update, nature.com, 2004.
- Lerner, E.J., Butterfly blues, The Industrial Physicist, Briefs, April 2004.
- Sarfati, J., Beautiful black and blue butterflies, Creation 19(1):9–10, 2005; creation.com/blue; By Design, ch. 3, Creation Book Publishers, 2008.
- Ingram, A.L. et al., Dual gratings interspersed on a single butterfly scale, Royal Soc. Interface 5(28):1387–1390, November 2008 | DOI 10.1098/rsif.2008.0227.
- Catchpoole, D., Watch a glasswing passing (without flying colours), Creation 30(4):56, 2008; creation.com/glasswing.
- Bergman, J., Problems in sexual selection theory and neo-Darwinism, Creation 18(1):112–119, 2004.
- Catchpoole, D., Peacock tail tale failure, creation.com/tale, 2008.