Gli scienziati usano il DNA per costruire materiali più leggeri e resistenti dell'acciaio

Utilizzando una fusione non ortodossa di DNA e vetro, i ricercatori hanno sintetizzato un materiale straordinario che, sebbene al momento poco pratico, dicono sia più forte e più leggero dell'acciaio.

"Per la densità data, il nostro materiale è il più resistente conosciuto", ha detto in una nota Seok-Woo Lee, scienziato dei materiali presso l'Università del Connecticut e coautore di uno studio pubblicato sulla rivista Cell Reports Physical Science.

Questa creazione straordinariamente forte è quella che è conosciuta come una struttura a nanoreticolo di vetro, e Lee ritiene che i risultati getteranno le basi per materiali ancora più resistenti in futuro utilizzando un'architettura simile.

Per creare un materiale resistente e leggero, gli scienziati devono pensare fuori dagli schemi. Anche materiali comuni come il ferro, che generalmente può sopportare una pressione di sette tonnellate per centimetro quadrato, sono enormemente pesanti. Un piede cubo di quella roba pesa più di 400 libbre.

L'acciaio rappresenta un notevole miglioramento, poiché combina ferro e carbonio per creare un metallo ancora più resistente con all'incirca lo stesso peso. Ma cosa succede se vuoi qualcosa di molto più leggero, come, ad esempio, il pilastro dell'armatura Kevlar, che è cinque volte più resistente dell'acciaio?

In questo caso, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica all’avanguardia che utilizza il DNA autoassemblante che si aggancia insieme per formare uno scheletro chimico. Quindi hanno racchiuso questa architettura del DNA in uno strato di un materiale simile al vetro spesso solo centinaia di atomi – impercettibilmente sottile, in altre parole.

Può sembrare controintuitivo utilizzare un materiale fragile come il vetro per questo scopo, ma i ricercatori affermano che la ragione principale per cui il vetro si frantuma facilmente è dovuta a difetti nella sua struttura, come le crepe.

Ma utilizzando lo scheletro del DNA su piccola scala, i ricercatori possono virtualmente eliminare quelle imperfezioni, ottenendo una struttura a nanoreticolo di vetro che non solo è straordinariamente forte, ma robusta.

In numeri, affermano che è quattro volte più resistente dell'acciaio e cinque volte inferiore in densità, un'impresa che secondo i ricercatori non è mai stata raggiunta.

Prima che queste scoperte preannunciano un’era di nuovi supermateriali, queste tecniche dovranno essere drasticamente ampliate rispetto alla misurazione in atomi.

"La capacità di creare nanomateriali con struttura 3D progettata utilizzando il DNA e di mineralizzarli apre enormi opportunità per l'ingegneria delle proprietà meccaniche", ha affermato nella dichiarazione Oleg Gang, uno scienziato di nanomateriali della Columbia University che ha lavorato alla ricerca. "Ma è ancora necessario molto lavoro di ricerca prima di poterlo utilizzare come tecnologia."

Il prossimo obiettivo nella lista delle cose da fare del team è replicare la stessa impresa costruendo l'architettura del DNA che hanno appena innovato, ma utilizzando ceramiche più resistenti al posto del vetro.

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