Вчені покрили ДНК склом і вона виявилась міцнішою за сталь

Перші результати вразили авторів роботи: створена структура витримує тиск на рівні 5 гігапаскалів, що вчетверо більше, ніж можливості сталі.

Дивіться також Наука помилялася щодо того, як починалося життя на Землі

Деталі відкриття

Молекули ДНК під час еволюції набули здатності самостійно збиратися в задані форми, стискатись і розтягуватися зі збереженням своєї структури. Скло ж за своєю суттю неймовірно міцне, але через мікроскопічні дефекти під час відливання великих фрагментів воно покривається тріщинами та стає крихким. Що менший шматок скла, то нижчі ризики, але й практична користь від крихітних фрагментів невелика. Бездоганний кубічний сантиметр скла може витримати 10 тонн тиску.

• Американські вчені змінили ДНК, змусивши її збиратися в тривимірні ґратчасті форми замість звичної подвійної спіралі.
• Потім їх покрили скляним шаром завтовшки в одну-дві сотні атомів.
• Вийшов гранично легкий і міцний пустотілий об'єкт (з низькою щільністю), який претендує на титул найміцнішого синтетичного матеріалу в історії.

Схематичне та реальне зображення ДНК, покритої склом / Фото Університету Коннектикуту

Для даної щільності наш матеріал є найміцнішим з відомих,
– каже Сок-Ву Лі, матеріалознавець з Університету штату Коннектикут

Міцність, звісно ж, відносне поняття. І коли ми про неї говоримо в контексті практичного застосування, то не можемо не звертати увагу на вагу. Наприклад, залізо може витримати 7 тонн тиску на квадратний сантиметр. Але воно також дуже щільне й тому важке. Інші метали, такі як титан, міцніші та легші за залізо. А певні сплави, що поєднують кілька елементів, є ще міцнішими. Міцні, легкі матеріали дозволили створити легкі бронежилети, кращі медичні прилади й зробити безпечніші та швидші автомобілі та літаки. Наприклад, найпростіший спосіб збільшити запас ходу електромобіля — не збільшення ємності акумулятора, а зробити сам автомобіль легшим, не жертвуючи при цьому безпекою та терміном експлуатації. Але традиційні металургійні технології в останні роки досягли межі, і матеріалознавцям довелося проявити ще більшу винахідливість, щоб розробити нові легкі високоміцні матеріали.

Тож учені створили дуже міцний матеріал з дуже низькою щільністю, а отже й меншою вагою. Поки що це лише проміжний варіант технології, зараз вчені працюють над новим складом ДНК і хочуть замінити скло ще міцнішою карбідною керамікою. У перспективі це дасть змогу створювати наноматеріали з надміцним покриттям та іншими корисними властивостями.