Motýli svítí

Otakárek druhu Princeps nireus poletuje nad kraji střední a východní Afriky a dává přitom na odiv křídla vyzdobená nádhernými modrými skvrnami. Za jedinečnou barvu vděčí zvláštně utvářeným šupinám, které světlo jen neodrážejí, ale samy aktivně září.

Pete Vukusic narazil na zmínku o jasných barvách křídel afrického otakárka v entomologické knize. A protože považuje "fyziku motýlího křídla" za nejzajímavější obor pod sluncem, rozhodl se barevné triky motýla Princeps nireus zevrubněji prozkoumat.

"Nejdřív jsme dali vzorek z křídla po ultrafialové světlo," popsal počáteční fáze výzkumu pro internetové stránky časopisu Nature. "Svítily tak jasně, že jsem nikdy nic podobného před tím neviděl."

Otakárek Princeps nireus využívá modré skvrny na křídlech k tomu, aby na sebe opticky upozornil ostatní příslušníky vlastního druhu. Pigment šupin na jeho křídlech pohltí modrou složku slunečního světla a vyzáří ji v poněkud delších vlnových délkách - v barvě modré a modrozelené. Takový signál ostatní otakárci nepřehlédnou, protože mají oči naladěny právě na jeho vlnovou délku.

Pod mikroskopem Vukusic s Hooperem zjistili, že šupina z otakárčího křídla má zvláštní "houbovitou" strukturu. Procházejí jí dírky zhruba válcovitého průměru. Oba fyzikové pojali podezření, že motýlí křídlo využívá zvláštního fyzikálního jevu, který byl odhalen teprve v 90. letech minulého století. Vědci jej pozorovali na uměle vyrobených krystalech vyplněných systémem dírek, jež brání vyzáření světla v určitém rozsahu vlnových délek. Kanálek obklopený takovými krystaly se chová jako optické vlákno. Světlo určité vlnové délky (a tedy určité barvy) z něj nemůže uniknout do stran. Brání mu v tom "neprůchodný" krystal ve stěně kanálku. Světlo je soustředěno do jednoho směru a nerozptyluje se do stran. V elektronice se tohoto efektu využívá například pro zesílení svitu u velmi slabých zdrojů světla.

Zevrubná měření a výpočty prokázaly, že šupiny křídla afrického otakárka plní stejnou úlohu jako umělé krystaly. Jejich stěny jsou neprostupné právě pro modré a modrozelené světlo vyzářené pigmentem křídla. V šupině díky tomu nedochází ke ztrátám ze zbytečného rozptylování světla. Prakticky všechno světlo je využito k vysílání optické "zprávy".Výsledky svého bádání zveřejnili Vukusic a Hooper v předním vědeckém časopise Science.

Zatím se vyrábějí krystaly požadovaných vlastností dosti náročným způsobem. Mikroskopické objekty (např. nepatrné plastikové kuličky) musejí v materiálu zaujmout přesně určené, pravidelné uspořádání. Příroda si počíná mnohem velkoryseji. "Dírky" v šupině nemají přesný tvar a přesto perfektně fungují. Je zřejmé, že stávající, velmi náročné požadavky na pravidelnou vnitřní stavbu krystalu lze do značné míry "ošidit". Výroba "nedokonalých" krystalů inspirovaná krystaly z křídel afrického motýla by měla být výrazně jednodušší.