Čo sa stane, ak spojíte DNA a sklo? Výsledok prekvapil aj samotných vedcov
Výskumníci spojili dva netradičné komponenty, aby získali pevnejší, no oveľa ľahší materiál ako oceľ. Ide o sklo a DNA, ktoré spolu dokážu vytvoriť extrémne odolný materiál.
Výskumníci neustále hľadajú spôsoby ako vytvoriť ľahšie, no pevnejšie materiály. Tie majú potenciál začleniť sa do rôznych priemyslov, mohli by sa z nich vyrábať napríklad ľahšie, no oveľa odolnejšie karosérie áut, ktoré by vozidlo odľahčili a tým zlepšili jeho výkon. Pevné a ľahké materiály však môžu slúžiť aj ako ochrana pre vojakov.
Vedci z University of Connecticut v rámci novej štúdie publikovanej koncom júla, spojili dva netradičné komponenty a vznikol im z toho materiál, ktorý je neuveriteľne pevný, no pritom ľahký. Tými komponentami sú DNA a sklo. Sila materiálu je relatívna. Železo dokáže ustáť sedem ton tlaku na štvorcový centimeter, no zároveň má vysokú hustotu a je tým pádom ťažké. Iné kovy, napríklad titán, sú pevnejšie a ľahšie ako železo. Keď však zoberieme rôzne kovy a vytvoríme zliatinu, tá môže mať ešte lepšie vlastnosti.
“Schopnosť štrukturovať materiály do predpísaných architektúr na nanoškále sa považuje za spôsob, ako zlepšiť ich mechanické vlastnosti. Vytvárať materiál na tak malej škále však nie je jednoduchá úloha. Naša metóda založená na DNA ale ukázala, že je niečo také možné. Na danú hustotu je náš materiál najpevnejší, aký existuje,” vyjadril sa Seok-Woo Lee, jeden z vedúcich nového výskumu.
Netradičné komponenty
V rámci štúdie vedci predstavujú metódu, v ktorej vyskladajú nanoštruktúru z DNA a následne ju obalia v skle. Vzniká tým mimoriadne pevný materiál s veľmi nízkou hustotou. Autori vysvetľujú, že sklo sa môže zdať v tomto smere ako zvláštna voľba, no v skutočnosti ide o veľmi pevný materiál.
Z praxe vieme, že ak nám spadne sklenený pohár na zem, rozbije sa. Sklo si nespájame s pevnosťou, no jeho rozbitie typicky zapríčiňuje chyba alebo nedokonalosť. Nárazmi sa v štruktúre vytvárajú praskliny alebo škrabance, no môže sa stať, že chýbajú aj nejaké atómy. Ak by sme mali centimeter kubický dokonalého skla, ten by dokázal vydržať aj tlak o sile 10 ton.
Problém je, že vytvoriť veľký kus skla bez chýb je mimoriadne náročné. Vedci však vedeli ako vyrábať malé dokonalé kúsky. Ak je sklo tenšie ako mikrometer, takmer vždy je bez chýb. Každá štruktúra vyrobená z dokonalého skla bude ľahká a mimoriadne pevná. Výskumníci použili DNA na vytvorenie kostry, ktorú následne obalili mimoriadne tenkým sklom. DNA kostra v tomto prípade bola zárukou, že sklo ostane dostatočne tenké a tým pádom bez chýb. Výsledkom je materiál štyrikrát pevnejší ako oceľ, no s päťnásobne menšou hustotou.
Neprehliadnite
Výskumníci vo svojej práci pokračujú, no namiesto skla používajú ešte silnejší karbidový materiál. Zároveň chcú skúsiť experimentovať s odlišnými DNA štruktúrami, aby zistili, ktorá dodá výslednému materiálu najviac pevnosti.
Komentáre