Інженери створили міцний і легкий матеріал, покриваючи каркас з ДНК склом.
Дослідники з Університету Коннектикуту розробили дуже міцний і легкий новий матеріал з молекул ДНК, який самостійно збираються в каркас матеріалу, а потім покриваються склом.
Інженери використовували властивість ДНК самостійно збиратися в запрограмовані структури завдяки зв’язуванню між комплементарними парами азотистих основ (аденін — тимін і гуанін — цитозин). Ця особливість, наприклад, використовується в ДНК-орігамі, і дозволяє дослідникам, програмуючи послідовність основ, вибудовувати фігури заданої форми.
Інженери розробили ДНК, яка була запрограмована на самозбірку в гратчасті форми, що нагадують арматуру бетонних конструкцій. Цю основу покрили склоподібним матеріалом, що створює шари товщиною всього в кілька сотень атомів. Готовий матеріал відрізняється міцністю через властивості ДНК і скла і низькою щільністю (легкою вагою), тому що нитки утворюють каркас, який оточує в основному порожній простір.
Ілюстрація формування каркаса з ДНК і готовий матеріал під мікроскопом. Зображення: Aaron Michelson et al., Cell Reports Physical Science
Здається, що скло легко розбити, але насправді крихкість таких матеріалів надають тріщини і дефекти. «Ідеальне» скло може витримувати величезне навантаження, проблема в тому, що складно створити матеріал без дефектів у великому масштабі. Але створити крихітні шматочки скла без дефектів набагато простіше.
Тестування показало, що скляні нанорешітчасті структури мають в чотири рази більшу міцність і одночасно в п’ять разів меншу щільність, ніж сталь. Таке незвичайне поєднання легкості і міцності не було досягнуто ні в одному іншому матеріалі, відзначають автори дослідження.