Bilim insanları cam ve DNA kullanarak çelikten daha sağlam bir malzeme geliştirdiklerini duyurdu

Araştırmacılar, alışılmışın dışında bir DNA ve cam birleşimi kullanarak, şu anda pratik olmasa da çelikten hem daha güçlü hem de daha hafif olduğunu söyledikleri etkileyici bir malzeme oluşturdular.

Connecticut Üniversitesi’nden malzeme bilimcisi ve Cell Reports Physical Science dergisinde yayınlanan araştırmanın ortak yazarı Seok-Woo Lee, yaptığı açıklamada, “malzememiz, bu yoğunluk için bilinen en güçlü malzemedir” dedi. Bu aşırı güçlü malzeme, cam nanokafes yapısı olarak biliniyor ve Lee, bulguların gelecekte benzer bir mimari kullanan daha güçlü malzemeler için zemin hazırlayacağına inanıyor.

Bilim insanlarının güçlü ve hafif bir malzeme geliştirmek için alışılmışın dışında düşünmesi gerekiyor. Santimetre kare başına yedi ton basınca dayanabilen demir gibi yaygın malzemeler aynı zamanda çok ağır olmalarından dolayı pek tercih edilmiyor.  Demirden daha iyi olduğu rahatlıkla söylenebilecek olan çelik, yaklaşık olarak aynı ağırlıkta daha da güçlü bir metal oluşturmak için demiri karbonla birleştiren önemli bir gelişme. Ancak, örneğin çelikten beş kat daha güçlü olan ve vücut zırhının temelini oluşturan Kevlar gibi çok daha hafif bir şey istiyorsanız durum değişiyor.

Araştırmacılar, bu malzemede kimyasal bir iskelet oluşturmak için bir araya gelen kendi kendini bir araya getiren DNA'yı kullanan son teknoloji bir teknik kullandılar. Daha sonra bu DNA mimarisini, yalnızca yüzlerce atom kalınlığında, başka bir deyişle algılanamayacak kadar ince, cam benzeri bir malzeme tabakasıyla kapladılar.

Bu amaç için cam gibi kırılgan bir malzeme kullanmak mantıksız görünebilir, ancak araştırmacılar camın kolayca kırılmasının ana sebebinin, yapısındaki çatlaklar gibi kusurlardan kaynaklandığını söylüyorlar. Ancak araştırmacılar, DNA iskeletini küçük ölçekte kullanarak bu kusurları etkili bir şekilde ortadan kaldırabiliyor ve bunun sonucunda yalnızca dikkate değer derecede güçlü değil, aynı zamanda sağlam bir cam nanokafes yapısı elde edilebiliyor. Söylediklerine göre yeni malzemeleri çelikten dört kat daha güçlü ve beş kat daha düşük yoğunlukta ve bildirdiklerine göre bu sayılara rekabet edebilecek bir başarı daha önce elde edilemedi.

Yine de, bu bulguların yeni bir süper malzemeler çağının habercisi olarak görülmesinden önce, bu tekniklerin atomlarla ölçülmekten büyük ölçekte uygulamalara genişletilmesi gerekecek.

Columbia Üniversitesi’nde araştırma üzerinde çalışan nanomalzemeler bilimcisi Oleg Gang, yaptığı açıklamada, “DNA kullanarak tasarlanmış 3B çerçeve nanomalzemeler oluşturma ve bunları mineralleştirme yeteneği, mühendislik mekanik özellikleri için çok büyük fırsatlar sunuyor” dedi ve ekledi:  “Ancak onu bir teknoloji olarak kullanabilmemiz için daha çok araştırma çalışmasına ihtiyaç var.”

Ekibin bir sonraki hedefi, yeni geliştirdikleri DNA mimarisini temel alan, ancak cam yerine daha güçlü seramikler kullanan bir yöntemle aynı başarıyı tekrarlamak.