Οι εφαρμογές του στη μηχανική και στη ρομποτική θα ήταν απεριόριστες. Φανταστείτε ρομπότ τεχνητής νοημοσύνης φτιαγμένα από τέτοιο ή παρόμοιο υλικό…
Μηχανικοί στο Πανεπιστήμιο του Κονέκτικατ ανέπτυξαν ένα πολύ ισχυρό και ελαφρύ νέο υλικό από DNA που αυτοσυναρμολογείται σε πλέγματα και στη συνέχεια επικαλύπτεται με γυαλί.
Η ανάπτυξη υλικών που επιτυγχάνουν τη σωστή ισορροπία μεταξύ δύναμης και βάρους για μια δεδομένη εργασία είναι ένας βασικός τομέας έρευνας και τώρα οι επιστήμονες έχουν βρει έναν απίθανο και πολλά υποσχόμενο συνδυασμό – DNA και γυαλί.
Το DNA δομικό υλικό νανοκλίμακας
Ενώ είναι κυρίως γνωστό για τις πυκνές του ιδιότητες αποθήκευσης δεδομένων, το DNA θα μπορούσε επίσης να είναι ευέλικτο ως δομικό υλικό νανοκλίμακας . Μπορεί να τεντωθεί ή να γρατσουνίσει, ακόμα και να συναρμολογηθεί μόνο του σε διάφορα σχήματα. Το γυαλί, από την άλλη πλευρά, μπορεί να φαίνεται εύθραυστο, αλλά η τάση του να θρυμματίζεται συνήθως προέρχεται από ελαττώματα όπως ρωγμές – τα άψογα κομμάτια γυαλιού μπορεί να είναι απίστευτα δυνατά. Και περιέργως, τα μικροσκοπικά κομμάτια γυαλιού είναι σχεδόν πάντα άψογα.
Οι ερευνητές της νέας μελέτης το εκμεταλλεύτηκαν αυτό. Ξεκίνησαν με DNA που ήταν προγραμματισμένο να αυτοσυναρμολογείται σε σχήματα που μοιάζουν με πλέγμα. Αυτό στη συνέχεια επικαλύφθηκε με ένα υαλώδες υλικό, σχηματίζοντας στρώματα πάχους μόνο μερικών εκατοντάδων ατόμων. Το τελικό αποτέλεσμα είναι λεπτοί κλώνοι DNA επικαλυμμένου με γυαλί που αποκτούν αντοχή από τη στήριξη και των δύο υλικών και είναι ελαφριές επειδή αυτοί οι κλώνοι σχηματίζουν ένα πλαίσιο που περιβάλλει ως επί το πλείστον κενό χώρο.
Οι επιστήμονες δημιούργησαν νέα ισχυρά, ελαφριά υλικά από DNA επικαλυμμένο με γυαλί
Σε δοκιμές, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι το γυάλινο υλικό τους νανοδικτυώματος DNA είχε αντοχή σε θλίψη έως και 5 GigaPascals (GPa). Αυτό, λένε, είναι τέσσερις φορές ισχυρότερο από το ατσάλι αλλά και με το ένα πέμπτο της πυκνότητας του.
«Για τη δεδομένη πυκνότητα, το υλικό μας είναι το ισχυρότερο γνωστό», δήλωσε ο Seok-Woo Lee, συν-αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης.
Τα επόμενα βήματα για την ερευνητική ομάδα είναι να πειραματιστεί με τη φόρμουλα, συμπεριλαμβανομένης της δοκιμής διαφορετικών δομών DNA και της αλλαγής του γυαλιού με υλικά όπως τα κεραμικά καρβιδίου, για να δει αν μπορούν να το κάνουν ακόμα πιο δυνατό.
«Η ικανότητα δημιουργίας σχεδιασμένων νανοϋλικών τρισδιάστατου πλαισίου χρησιμοποιώντας DNA και την ανοργανοποίηση τους ανοίγει τεράστιες ευκαιρίες για μηχανικές ιδιότητες», δήλωσε ο Oleg Gang, συν-αντίστοιχος συγγραφέας της μελέτης. «Αλλά χρειάζεται ακόμη πολλή ερευνητική δουλειά για να μπορέσουμε να την χρησιμοποιήσουμε ως τεχνολογία».
Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Cell Reports Physical Science .
(photo: pixabay)