A Columbia Egyetem, a Brookhaven Nemzeti Laboratórium és a Connecticuti Egyetem kutatói a DNS és a szilícium-dioxid egyedülálló kombinációjával a világ eddig ismert legsűrűbb anyagát hozták létre. Az egyelőre nanoméretekben megalkotott anyag elképesztő tulajdonságokkal rendelkezik: az acélnál négyszer erősebb és ötször könnyebb. Így lehetséges gyakorlati alkalmazása megváltoztathatja egész világunkat az elektronikától a közlekedésen át a hadiiparig.
A fizikában a szilárdság és a könnyűség gyakran ellentétben áll egymással. Az erősebb anyagok általában nehezebbek, a könnyebbek pedig kevésbé tartósak. A könnyű anyagokat a mérnökök azért keresik, mert képesek csökkenteni a gyártási költségeket, miközben javítják a teljesítményt és a hatékonyságot. Az erős anyagokat pedig azért, mert bírják a mechanikai igénybevétel okozta igénybevételt. Egy könnyebb autó például messzebbre juthat, miközben kevesebb üzemanyagot használ, mint egy nehezebb, de még mindig elég erősnek kell lennie ahhoz, hogy biztonságos legyen.
A két tulajdonságok egyensúlyban tartó anyagok megtalálása még várat magára, ám most amerikai kutatók tettek egy előrelépést ebbe az irányba. Eljárásuk szerint a DNS-t programozható nanoanyagként használták egy bonyolult 3D-s állványzat kialakítására. A DNS-rácsokat 5 nanométeres szilícium-dioxiddal, azaz rendkívül vékony üvegréteggel vonták be. Majd megnézték, hogy az állványzat mechanikai szempontból hogyan viselkedik, amikor stabilabb, szilárd halmazállapotú anyagokkal kerül kapcsolatba.
Azt találták, hogy egy szupererős és nagyon könnyű anyag jött létre, ám rögtön beleütköztek egy újabb problémába. A nagyobb DNS-rácsok hajlamosabbakká váltak a hibákra. Üregek és hiányosságok alakultak ki, amelyek miatt az anyag veszített a szilárdságából. Emellett a DNS stabilan tartásához használt pufferoldatok szennyezték az üveget, például szénnel, foszforral és nitrogénnel.
Noha a nanoszerkezetű üveg gyakorlati megvalósítása még hosszú ideig várathat magára, a kutatók optimisták. Az új eljárás fontos állomást jelent a jövőbeli technológiák megalkotásában vagy a jelenlegi fejlesztések – például a szupravezetők és az akkumulátorok – hatékonyságának növelésében.
A borítókép illusztráció, forrás: Adobe Stock
