Ученые используют ДНК, чтобы создать материал легче и прочнее стали

Используя нестандартный синтез ДНК и стекла, исследователи синтезировали впечатляющий материал, который, хотя и непрактичен на данный момент, но, по их словам, одновременно прочнее и легче стали.

«Для данной плотности наш материал является самым прочным из известных», — заявил в своем заявлении Сок-Ву Ли, ученый-материаловед из Университета Коннектикута и соавтор итогового исследования, опубликованного в журнале Cell Reports Physical Science.

Это необычайно прочное творение известно как стеклянная нанорешетчатая структура, и Ли полагает, что полученные результаты заложат основу для создания в будущем еще более прочных материалов с аналогичной архитектурой.

Чтобы создать прочный и легкий материал, ученым придется мыслить нестандартно. Обычные материалы, такие как железо, которое обычно выдерживает давление в семь тонн на квадратный сантиметр, также чрезвычайно тяжелы. Кубический фут материала весит более 400 фунтов.

Сталь представляет собой заметное улучшение: сочетание железа с углеродом позволяет создать еще более прочный металл примерно того же веса. Но что, если вам нужно что-то гораздо более легкое — например, кевлар, который является основой бронежилета, который в пять раз прочнее стали?

Здесь исследователи применили новейшую технику, которая использует самосборку ДНК, которая соединяется вместе, образуя химический скелет. Затем они поместили эту архитектуру ДНК в слой стеклоподобного материала толщиной всего в сотни атомов — другими словами, незаметно тонкий.

Использование для этой цели хрупкого материала, такого как стекло, может показаться нелогичным, но исследователи говорят, что основная причина, по которой стекло легко разбивается, связана с дефектами его структуры, такими как трещины.

Но, используя скелет ДНК в небольших масштабах, исследователи могут практически устранить эти недостатки, в результате чего структура стеклянной нанорешетки не только чрезвычайно прочна, но и надежна.

В цифрах они утверждают, что его прочность в четыре раза выше, чем у стали, а плотность в пять раз ниже – подвиг, по мнению исследователей, никогда не был достигнут.

Прежде чем эти открытия ознаменуют наступление эры новых суперматериалов, эти методы необходимо будет радикально расширить, а не измерять в атомах.

«Возможность создавать трехмерные каркасные наноматериалы с использованием ДНК и минерализовать их открывает огромные возможности для разработки механических свойств», — сказал в своем заявлении Олег Ганг, ученый в области наноматериалов из Колумбийского университета, который работал над исследованием. «Но прежде чем мы сможем использовать это в качестве технологии, еще необходимо провести большую исследовательскую работу».

Следующим в списке задач команды является повторение того же подвига, построив только что созданную архитектуру ДНК, но используя более прочную керамику вместо стекла.

Еще о точных науках:Ученые реконструируют то, на что вы смотрите, улучшая отражение в ваших глазах

Поделитесь этой статьей