Gli scienziati hanno creato un nuovo materiale che è cinque volte più leggero e quattro volte più resistente dell'acciaio • Mezha.Media

I ricercatori dell’Università del Connecticut hanno creato un materiale molto resistente e leggero strutturando il DNA e rivestendolo con un nanostrato di vetro. Il prodotto risultante, che ha una struttura a nanoreticolo, presenta una combinazione unica di resistenza e bassa densità, rendendolo potenzialmente utile in molti campi di applicazione, scrive SciTechDaily.

Inizialmente, il team di scienziati ha creato una struttura di DNA autoassemblato, in cui pezzi di DNA di una certa lunghezza e composizione chimica sono combinati in uno scheletro del materiale. Poi ricoprirono il DNA con uno strato molto sottile di materiale vetroso, spesso solo poche centinaia di atomi. Il vetro copre solo i filamenti di DNA, lasciando vuota gran parte del volume, il che aiuta a ridurre la densità del materiale, cioè, in futuro, una massa di cose già pronte.

Il vetro può sembrare una scelta molto illogica per un materiale ultraduro, poiché il normale vetro domestico si rompe facilmente. Tuttavia, questo accade perché non sappiamo come realizzare pezzi di vetro veramente grandi senza difetti nella struttura, crepe, graffi o cavità. Mentre piccoli pezzi di vetro possono essere realizzati senza difetti, i nanopezzi hanno quasi sempre una struttura impeccabile. Ma un centimetro cubo di vetro così impeccabile può resistere a una pressione di 10 tonnellate, ovvero più di tre volte la pressione che distrusse il sottomarino Oceangate Titan nel giugno 2023.

Lo scheletro del DNA, rinforzato con uno strato ultrasottile di vetro impeccabile, ha reso il nuovo materiale molto resistente, mentre i vuoti che costituiscono la maggior parte del volume del materiale lo hanno reso leggero. Di conseguenza, le strutture di nanoreticoli di vetro sono quattro volte più resistenti ma cinque volte meno dense dell’acciaio. Per la prima volta si osserva una combinazione così insolita di peso ridotto ed elevata resistenza.

“La capacità di creare nanomateriali con struttura 3D progettata utilizzando il DNA e di mineralizzarli apre enormi opportunità per l’ingegneria delle proprietà meccaniche. Ma è ancora necessario molto lavoro di ricerca prima di poterlo utilizzare come tecnologia”, afferma Oleg Gang, uno degli inventori del nuovo materiale.

Attualmente, il team sta lavorando con la stessa struttura del DNA, ma sostituendo il vetro con una ceramica al carburo ancora più resistente. Hanno in programma di sperimentare diverse strutture di DNA per vedere quale struttura renderà il materiale più resistente. I futuri materiali basati su questo stesso concetto sono molto promettenti come materiali a risparmio energetico per veicoli e altri dispositivi che richiedono resistenza e leggerezza. Seok-Woo Lee, un altro scienziato di questo progetto, ritiene che la nanoarchitettura dell'origami del DNA aprirà la strada alla creazione di nuovi materiali più leggeri e resistenti che non avevamo nemmeno immaginato prima.