DNA materiál potiahnutý sklom je až 4-násobne pevnejší ako oceľ
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 24. 8. 2023
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Inžinieri z univerzity v Connecticute vyvinuli nový veľmi pevný a ľahký materiál z DNA, ktorý sa sám skladá do mriežok a potom je potiahnutý sklom. Materiál sa pritom môže pochváliť až 4-násobne vyššou pevnosťou ako má oceľ.
Pevnosť a hmotnosť sú často protichodné vlastnosti. Keď sa zvyšuje jedna z nich, zvyčajne sa znižuje druhá. Vývoj materiálov, ktoré sú v správnej rovnováhe pre danú úlohu, je kľúčovou oblasťou výskumu a vedci teraz našli prísľub v nepravdepodobnej kombinácii DNA a skla.
Hoci je DNA známa najmä vďaka svojim vlastnostiam hustého ukladania dát, mohla by byť všestranne použiteľná aj ako konštrukčný materiál v nanorozmeroch. Môže sa natiahnuť alebo stiahnuť, a dokonca sa sama poskladať do rôznych tvarov. Na druhej strane, sklo sa môže zdať byť krehké, ale jeho sklon k rozbitiu zvyčajne pochádza z chýb, ako sú praskliny. Bezchybné kúsky skla môžu byť neuveriteľne pevné. A zaujímavé je, že malé kúsky skla sú takmer vždy bezchybné.
Výskumníci v novej štúdii využili túto skutočnosť. Začali s DNA, ktorá bola naprogramovaná tak, aby sa sama skladala do mriežkových tvarov. Tieto nanomriežky potom pokryli sklovitým materiálom a vytvorili vrstvy hrubé len niekoľko stoviek atómov. Konečným výsledkom sú tenké vlákna DNA pokryté sklom, ktoré získavajú pevnosť vďaka podpore oboch materiálov a sú ľahké, pretože tieto vlákna tvoria rám, ktorý obklopuje väčšinou prázdny priestor.
Pri testoch vedci zistili, že ich sklenený DNA materiál nanomriežky sa môže pochváliť pevnosťou v tlaku až 5 GPa. To je podľa nich štyrikrát pevnejšie ako oceľ, ale s pätinovou hustotou.
„Pri danej hustote je náš materiál najpevnejší zo všetkých známych,“ povedal Seok-Woo Lee, spoluautor štúdie.
Ďalšími krokmi výskumného tímu je experimentovanie so vzorcom, vrátane skúšania rôznych štruktúr DNA a výmeny skla za materiály, ako je karbidová keramika, aby zistili, či ho môžu urobiť ešte pevnejším.
„Schopnosť vytvoriť navrhnuté 3D štrukturálne nanomateriály pomocou DNA a mineralizovať ich otvára obrovské možnosti pre inžinierske mechanické vlastnosti,“ povedal Oleg Gang, spoluautor štúdie. „Predtým, ako to budeme môcť využiť ako technológiu, je však potrebné vykonať ešte veľa výskumnej práce“.
Výskum bol nedávno uverejnený v magazíne Cell Reports Physical Science.
