科学者は DNA を使用して鋼よりも軽くて強い材料を構築

研究者らは、DNAとガラスの型破りな融合を利用することで、現時点では実用的ではないものの、鋼鉄よりも強くて軽いという素晴らしい材料を合成した。

コネチカット大学の材料科学者であり、雑誌『Cell Reports Physical Science』に掲載された研究結果の共著者であるソク・ウー・リー氏は、「所定の密度において、我々の材料は既知の中で最も強い」と声明で述べた。

この異常に強力な創造物は、ガラスナノ格子構造として知られているものであり、リー氏は、この発見が将来、同様のアーキテクチャを使用してさらに強力な材料の基礎を築くと信じています。

強くて軽量な材料を作成するには、科学者は既成概念にとらわれずに考える必要があります。 通常、1 平方センチメートルあたり 7 トンの圧力に耐えることができる鉄などの一般的な材料も、非常に重いです。 1立方フィートの重さは400ポンドを超えます。

スチールは顕著な改良であり、鉄とカーボンを組み合わせて、ほぼ同じ重量でさらに強力な金属を作成します。 しかし、はるかに軽いものが必要な場合はどうでしょうか。たとえば、鋼鉄の 5 倍の強度を持つ防弾チョッキの主力ケブラーなどです。

ここで研究者らは、スナップして化学骨格を形成する自己組織化 DNA を使用する最先端の技術を利用しました。 次に、彼らはこの DNA 構造を、原子数百個の厚さしかない、言い換えれば、目に見えないほど薄いガラス状の材料の層に包みました。

この目的にガラスのような壊れやすい素材を使うのは直観に反するように思えるかもしれないが、研究者らによると、ガラスが簡単に割れてしまう主な理由は、亀裂などの構造上の欠陥によるものだという。

しかし、小規模の DNA 骨格を使用することで、研究者らはこれらの欠陥を事実上排除することができ、その結果、著しく強いだけでなく堅牢なガラスナノ格子構造が得られます。

数値的には、強度は鋼鉄の4倍、密度は5分の1であると研究者らは主張しているが、この偉業はこれまでに達成されたことがないと主張している。

これらの発見が新しい超材料の時代の到来を告げる前に、これらの技術は原子単位での測定から大幅にスケールアップされる必要がある。

「DNAを使用して設計された3Dフレームワークのナノマテリアルを作成し、それらを鉱物化する能力は、機械的特性を工学的に扱うための巨大な機会を開きます」と、この研究に携わったコロンビア大学のナノマテリアル科学者オレグ・ギャング氏は声明で述べた。 「しかし、それを技術として採用するには、まだ多くの研究作業が必要です。」

チームのやるべきことリストの次の課題は、ガラスの代わりにより強力なセラミックを使用して、革新したばかりの DNA アーキテクチャを構築することで、同じ偉業を再現することです。

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