Témata
Reklama

O tom, že špičková věda se dá dělat i s obyčejným bramborovým škrobem svět není přesvědčili fyzikové z Vysokého učení technického v Brně a Univerzity Palackého v Olomouci. Zkoumali optické vlastnosti zrn bramborového škrobu a zjistili, že škrobové zrno díky své unikátní struktuře funguje jako mikročočka, která dokáže optický svazek současně zaostřit, změnit jeho polarizaci a roztočit ho do světelného víru.

„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. V optické terminologii tato interakce představuje změnu spinu světla na jeho orbitální moment hybnosti a je v současnosti široce studována a využívána v klasické i kvantové fyzice,“ vzpomíná Petr Bouchal, fyzik z VUT, který výzkum inicioval.

Fyzikové Petr Viewegh (vlevo) a Petr Bouchal pracovali na výzkumu optických vlastností bramborového škrobu. (Foto: Václav Široký)

„Cesta k potvrzení našich představ nebyla jednoduchá. Pro plné pochopení efektů bylo nutné provést optický popis vnitřní struktury škrobového zrna. Tu tvoří přibližně kulovité slupky jako má například cibule, které ale obsahují pravidelně uspořádané a radiálně orientované lamely. 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,“ dodává Bouchal, který spolu s Radimem Chmelíkem stojí za návrhy speciálních, dříve patentovaných mikroskopů, užitých v měřeních.

Fyzik Petr Bouchal celý výzkum inicioval. (Foto: Václav Široký)

„Dobré porozumění interakci světla se škrobovými zrny a její věrohodný popis prokázaly možnost určit polarizační stav světla dopadajícího na zrno přímo z fokální stopy, kterou zachytí běžný detektor. Tento jednoduchý, a přitom spolehlivý způsob polarizačního měření jsme experimentálně ověřili a dokonce se pokusili o konstrukci originálního senzoru, který současně měří tvar vlnoplochy i polarizační stav světla, proměnný v jednotlivých místech vlnoplochy. Přestože tvarová nesourodost přírodních škrobových zrn znemožnila provedení experimentů v původně zamýšleném rozsahu, funkční princip senzoru se podařilo jednoznačně prokázat,“ doplňuje fyzik Petr Viewegh, který se na těchto experimentech podílel s kolegou Petrem Liškou.

Vědci pracovali s běžně dostupným bramborovým škrobem z obchodu. (Foto: Václav Široký)

„Současné snímání vlnoplochy i prostorově proměnné polarizace světla je aplikačně významné a je výzvou pro další výzkum. Rutinní měření by vyžadovalo vytvořit rozsáhlou matici ze zrn téměř identických parametrů, což s přírodním škrobem není možné. Schůdnou cestou je ale vytvoření umělé struktury, která dokonalejším způsobem napodobí optickou odezvu škrobových zrn,“ věří Viewegh, který se přípravě takových materiálů věnuje.

K výzkumu vědců z Fakulty strojního inženýrství a CEITECu VUT Petru Bouchalovi, Petru Vieweghovi, Petru Liškovi a Radimu Chmelíkovi, se připojil Zdeněk Bouchal z Univerzity Palackého v Olomouci, který vytvořil teoretický rámec experimentů a provedl potřebné výpočty. Výsledkem spolupráce je článek v prestižním časopise Advanced Optical Materials s názvem Spin-Orbit Photonics with Potato Starch Lenses.

___________________________________________________________________________________________________

Zdroj: Fakulta strojního inženýrství VUT. Zpracováno redakcí.

Reklama
Reklama
Reklama
Firma
VUT v Brně

Vysoké učení technické v Brně se dlouhodobě objevuje v žebříčku nejlepších světových univerzit QS Top Universities, který každoročně sestavuje společnost QS Quacquarelli Symonds Limited a hodnotí v něm tisíce vysokých škol. Podstatnou část hodnotících kritérií tvoří zpětná vazba na kvalitu vzdělávací instituce od akademiků a také zaměstnavatelů jejích absolventů.
Dalším žebříčkem, jehož hodnocení se VUT účastní, je Times Higher Education.

Historie Vysokého učení technického v Brně (VUT) sahá až k 19. září 1899, kdy rakouský císař a uherský král František Josef I. podepsal dekret o založení české vysoké školy technické v Brně.

Byla první českou vysokou školou na Moravě. Univerzita začínala se čtyřmi profesory a 47 posluchači a postupně dospěla do pozice mezinárodně uznávané vzdělávací instituce, která nabízí současné špičkové vědecké a odborné znalosti na osmi fakultách a třech vysokoškolských ústavech. Studenti mohou získat kvalitní vzdělání v široké škále oborů od technických, přírodovědných, přes ekonomické až po umělecké. Významnou část aktivit VUT tvoří výzkum a vývoj, který probíhá zejména na půdě výzkumných center. Univerzitě se podařilo zejména díky grantové podpoře vybudovat pět vlastních vědeckých center a kromě toho se společně s dalšími univerzitami a vědeckými institucemi podílí i na činnosti dvou center excelentního výzkumu. 

Číst dál
Související články
Nová akreditovaná zkušebna v Brně

První českou akreditovanou zkušebnu souladu střídačů představil v dubnu Ústav elektroenergetiky Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií Vysokého učení technického v Brně ve spolupráci se Strojírenským zkušebním ústavem (SZÚ).

Roboty na farmě – chytrý monitoring rostlin

Robotizace a umělá inteligence proniká už i do českého zemědělství. Čeští agronomové, IT specialisté a vědci spolupracují na vývoji robotického monitorovacího systému, který je schopen automaticky odhalovat škůdce na rostlinách ve skleníku, předpovídat kvalitu sklizně a zjišťovat případné nedostatky v pracovních harmonogramech pěstitele.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Nový studijní program pro budoucnost čipů

Po lidech, schopných pracovat v oblasti čipů a moderních polovodičů je dnes obrovská poptávka. Okolo tří tisíc odborníků v Česku a až padesát tisíc specialistů v rámci Evropy. Podle vědců z Ústavu mikroelektroniky Fakulty elektrotechniky a komunikačních technologií VUT (FEKT VUT) jich dnes právě tolik na trhu chybí. I proto letos v září na fakultě otevřou ojedinělý bakalářský a magisterský program, který bude na tuto oblast zaměřen a bude mít kapacitu až sto studujících. Propojí teorii s praxí, nabídne zkušenosti odborníků z jiných fakult a z průmyslu i množství zajímavých stáží v Česku a ve světě. Přihlášky lze podávat do 31. března 2025.

Jaderná energetika se bude vyučovat v Brně

Výuku nového studijního programu Jaderná energetika zahájilo na své Fakultě elektrotechniky a komunikačních technologií VUT (FEKT VUT) Vysoké učení technické v Brně slavnostně. Dvouletý magisterský program má kapacitu 24 studujících, na výuce se budou podílet čtyři fakulty a navazuje na potřeby průmyslu a státu, zejména s ohledem na dostavbu elektrárny Dukovany. Během zahájení byla také představena nová Laboratoř jaderné energetiky a ionizujícího záření.

Výuka kosmických inženýrů na VUT v Brně

Od příštího akademického roku se bude na Fakultě elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně vyučovat první studijní program v České republice zaměřený zcela na vesmírný průmysl. Nese název Space Applications a na jeho obsahu se budou spolupodílet Evropská kosmická agentura společně s oborovými firmami.

Kandidát na rektora VUT v Brně

Akademický senát Vysokého učení technického v Brně zvolil v úterý 26. října 2021 kandidáta na funkci rektora pro funkční období od února 2022 do ledna 2026. Vítězem voleb je stávající kvestor univerzity Ladislav Janíček, který působí rovněž jako docent Leteckého ústavu Fakulty strojního inženýrství VUT. V dnešní volbě pro něj hlasovalo 24 z celkového počtu 27 senátorů.

Degustace přírodních věd v plzeňském Centru robotiky

Dobromila a její technologická kuchařka byla ústředním tématem letošní Letní dílny Centra robotiky, která každoročně vzdělává desítky pedagogů v době školních prázdnin. Intenzivní školicí program představuje završení celoročního vzdělávání, které Centrum robotiky v průběhu roku učitelům nabízí. 5. ročník akce přivítal 45 učitelů, kteří na čtyři dny obsadili učebny v Cukrovarské ulici v Plzni. 

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit