Coś, co będzie odporne na uszkodzenia, a zarazem lekkie, brzmi jak marzenie każdego inżyniera. Mówimy bowiem o potencjalnych zastosowaniach dla wielu różnych dziedzin, poczynając od budownictwa, przez motoryzację, a na medycynie kończąc. Wydaje się, że odpowiedź na zapotrzebowanie rynku może ukrywać się w dokonaniach autorów publikacji zamieszczonej niedawno na łamach Cell Reports Physical Science.
Czytaj też: Antymateria i grawitacja, czyli szereg zadziwiających powiązań. Naukowcy zaobserwowali coś zaskakującego
W skład zespołu zajmującego się tą sprawą weszli przedstawiciele trzech różnych instytucji: Columbia University, University of Connecticut oraz Brookhaven National Laboratory. Jak wyjaśniają, dzięki ich wysiłkom powstała czysta forma szkła, którą następnie wykorzystano do pokrycia fragmentów DNA. W takich okolicznościach powstał lekki materiał o wytrzymałości wyższej niż notowana w przypadku stali.
Jak wyjaśnia jeden z autorów, Aaron Michelson, on i jego współpracownicy poświęcili szczególną uwagę kwestii wykorzystania DNA w formie programowalnego nanomateriału do utworzenia złożonego rusztowania 3D. Następnie badacze postanowili ocenić skutki przeniesienia takiego rusztowania na bardziej stabilne materiały w stanie stałym. Przetestowali też możliwości związane z odlewaniem w krzemionce, czyli składniku stosowanym w produkcji szkła.
W czasie eksperymentów rusztowanie wykonane z DNA zostało pokryte powłoką o grubości zaledwie 5 nanometrów. Dla porównania, ludzki włos ma około 100 000 nanometrów średnicy. Mówimy więc o wyjątkowo małej skali, w której udało się zaobserwować, jak nałożenie warstwy krzemionki doprowadziło do powstania otwartych przestrzeni zapewniających całemu materiałowi wyjątkową lekkość.
Zaprojektowany materiał ma czterokrotnie wyższą wytrzymałość od stali i niemal pięciokrotnie niższą gęstość
Jednocześnie cechuje się on wysoką wytrzymałością, dzięki czemu nie ulega uszkodzeniom. Ta odporność na uszkodzenia jest wyższa niż ma to miejsce zazwyczaj w przypadku fragmentów szkła. Oczywiście parametr ten nie został zmierzony “na oko”, lecz z wykorzystaniem odpowiednich metod. Według Michelsona jedną z nich była nanoidentacja, czyli technika służąca do pomiaru właściwości mechanicznych materiałów na bardzo małą skalę. Do jej przeprowadzenia wykorzystuje się precyzyjny instrument pozwalający na pomiar siły oporu.
Czytaj też: Irańskie perowskity na ustach świata. To tutaj dodali materiał, o którym nikt nie pomyślał
Poza tym członkowie zespołu badawczego skorzystali z mikroskopu elektronowego, co pozwoliło na jednoczesny pomiary zachowań mechanicznych i obserwację procesu kompresji. Jaki był ostateczny rezultat? Mowa o wytrzymałości czterokrotnie wyższej niż w przypadku stali. A wszystko to przy niemal pięciokrotnie niższej gęstości zaprojektowanego materiału.
