Из ДНК и стекла: Создан композит в четыре раза прочнее стали
Исследователи из университета Коннектикута разработали очень крепкий и легкий новый материал из молекул ДНК, который самостоятельно собираются в каркас материала, а затем покрываются стеклом.
Инженеры использовали свойство ДНК самостоятельно собираться в запрограммированные структуры благодаря связыванию между комплементарными парами азотистых оснований (аденин – тимин и гуанин – цитозин). Эта особенность, например, используется в ДНК-оригами, и позволяет исследователям, программируя последовательность оснований, выстраивать фигуры заданной формы.
Инженеры разработали ДНК, запрограммированную на самосборку в решетчатые формы, напоминающие арматуру бетонных конструкций. Это основание покрыли стекловидным материалом, создающим слои толщиной всего в несколько сотен атомов. Готовый материал отличается прочностью из-за свойств ДНК и стекла и низкой плотностью (легким весом), так как нити образуют каркас, окружающий в основном пустое пространство.
Кажется, стекло легко разбить, но на самом деле хрупкость таким материалам придают трещины и дефекты. "Идеальное" стекло может выдерживать огромную нагрузку, проблема в том, что сложно создать материал без дефектов в большом масштабе. Но создать крошечные кусочки стекла без дефектов гораздо проще.
Тестирование показало, что стеклянные нанорешетчатые структуры обладают в четыре раза большей прочностью и одновременно в пять раз меньшей плотностью, чем сталь.
“Такое необычное сочетание лёгкости и прочности еще не было достигнуто ни в одном другом материале”, – отмечают авторы исследования.
Researchers build a #DNA structure and coat it with #glass, creating a very low density, very strong material @cellpressnews https://t.co/9k0R9pFoAJ https://t.co/samc5JW1I4
— Phys.org (@physorg_com) July 25, 2023