دانشمندان ماده ای ساخته اند که می تواند همه چیز را از وسایل نقلیه گرفته تا زره بدن و تجهیزات پزشکی متحول کند. ترکیب DNA و شیشه در واقع برای ساخت زره مرد آهنی مناسب است. این یک داستان علمی تخیلی نیست، بلکه یک واقعیت علمی است. محققان با ترکیب داربست‌های DNA با پوشش‌های شیشه‌ای، ماده جدیدی تولید کرده‌اند که ماده‌ای سبک وزن و با استحکام بالا ایجاد می‌کند.
موادی که هم قوی و هم سبک هستند می توانند همه چیز را از ماشین گرفته تا هواپیما و تجهیزات پزشکی بهبود بخشند. اکنون، محققان یک ماده فوق‌العاده قوی با چگالی بسیار کم با استفاده از دو بلوک مختلف ایجاد کرده‌اند:
- دی ان ای (DNA)
- شیشه (Glass)
به گفته سئوک وو لی (Seok-Woo Lee) از دانشگاه کانکتیکات (University of Connecticut)، که با همکارانش از دانشگاه کلمبیا و آزمایشگاه ملی بروکهاون همکاری می کرد، “برای چگالی داده شده، ماده ای که تولید شده، قوی ترین ماده شناخته شده در نوع خود است.”
اولگ گنگ، دانشمند نانومواد، گفت: «من از طرفداران بزرگ فیلم های مرد آهنی هستم. من همیشه به این فکر کرده ام که چگونه زره بهتری برای مرد آهنی بسازم. باید خیلی سبک باشد تا سریعتر پرواز کند. برای محافظت از او در برابر حملات دشمنان باید بسیار قوی باشد.
ماده جدید تولید شده، پنج برابر سبک تر اما چهار برابر قوی تر از فولاد است.
آهنی که متراکم و سنگین است 7.8 گرم بر سانتی متر مکعب وزن دارد و به ازای هر سانتی متر مربع می تواند هفت تن فشار را تحمل کند. فلزات دیگری مانند تیتانیوم و همچنین آلیاژهایی وجود دارند که از آهن قوی تر هستند. با این حال، استحکام مواد زمانی که با استفاده از تکنیک‌های متالورژی سنتی توسعه می‌یابد به حدی می‌رسد که دانشمندان مواد به دنبال روش‌های دیگری برای دستیابی به مواد سبک وزن اما با استحکام بالا هستند. تکنیک‌های متالورژی در سال‌های اخیر به حدی رسیده‌اند که مواد نانو در آن، فرصت‌های خلاقانه‌ای را به وجود آورده‌اند.
این گروه از دانشمندان گزارش دادند که با ساختن ساختاری از DNA و سپس پوشاندن آن با شیشه، ماده ای بسیار قوی با چگالی بسیار کم ایجاد کرده اند. شیشه ممکن است انتخاب شگفت انگیزی به نظر برسد، زیرا به راحتی خرد می شود. با این حال، شیشه معمولاً به دلیل نقص – مانند ترک، خراش، یا اتم های از دست رفته – در ساختار خود خرد می شود. یک سانتی متر مکعب شیشه بی عیب و نقص می تواند 10 تن فشار را تحمل کند، بیش از سه برابر فشاری که در تابستان امسال زیردریایی Oceangate Titan را در نزدیکی تایتانیک منفجر کرد.
به گزارش UCONN News، ایجاد یک تکه شیشه بزرگ بدون نقص، بسیار دشوار است. اما محققان می دانستند که چگونه قطعات بسیار کوچک بی عیب و نقص بسازند. تا زمانی که شیشه کمتر از یک میکرومتر ضخامت داشته باشد، تقریبا همیشه بی عیب و نقص است. و از آنجایی که چگالی شیشه بسیار کمتر از فلزات و سرامیک ها است، هر ساختاری که از شیشه بی عیب و نقص در اندازه نانو ساخته شده است باید محکم و سبک باشد.
این تیم ساختاری از DNA خودآرایی ایجاد کرد. تقریباً مانند Magnatiles، تکه‌هایی از DNA با طول‌ها و مواد شیمیایی خاص، خود را به هم و در یک اسکلت از مواد به هم می‌چسبانند. قاب یک خانه یا ساختمان را تصور کنید، اما از DNA ساخته شده است.
گنگ و آرون میکلسون از کلمبیا و مرکز نانومواد بروکهاون، DNA را با یک لایه بسیار نازک از مواد شیشه‌مانند، با ضخامت چند صد اتم پوشانده‌اند. شیشه فقط رشته‌های DNA را پوشانده و بخش بزرگی از حجم مواد را به عنوان فضای خالی باقی می‌گذارد، دقیقاً مانند اتاق‌های داخل خانه یا ساختمان. اسکلت DNA، مانند داربست، پوشش نازک و بی عیب و نقص شیشه را تقویت کرده و ماده را بسیار قوی می‌کند و با حفره‌های موجود که بیشتر حجم ماده را تشکیل می‌داد، سبک وزن نیز شد.
