Investigadores de la Universidad de Connecticut han revolucionado el mundo de la ingeniería de materiales al desarrollar un compuesto de ADN recubierto de vidrio, el cual se autoensambla formando retículas, con una fortaleza que supera hasta cuatro veces la del acero, pero con una quinta parte de su densidad.
¿Por qué ADN y vidrio?
Se sabe que resistencia y peso a menudo son propiedades en constante conflicto – a medida que una incrementa, la otra suele disminuir. La búsqueda de materiales que logren el equilibrio perfecto para tareas específicas es una línea de investigación clave. En esta ocasión, los científicos hallaron esperanza en una combinación inverosímil: ADN y vidrio.
El ADN, reconocido por su capacidad de almacenar datos de manera densa, puede también mostrar su versatilidad como material de construcción a nanoescala. Posee la capacidad de estirarse, comprimirse e incluso autoensamblarse en diversas formas. Por otro lado, aunque el vidrio pueda parecer frágil, su tendencia a romperse suele derivarse de imperfecciones como grietas. Un vidrio sin defectos puede ser extremadamente resistente, y de hecho, las pequeñas piezas de vidrio suelen ser casi siempre perfectas.
¿Cómo lo han logrado?
El equipo de investigación aprovechó estas propiedades. Comenzaron con ADN programado para autoensamblarse en formas similares a una retícula, el cual posteriormente se recubría con un material vidrioso, formando capas de unos pocos cientos de átomos de espesor. El resultado final son finas hebras de ADN recubiertas de vidrio que ganan resistencia gracias al apoyo de ambos materiales, y son livianas debido a que estas hebras forman un marco que rodea principalmente espacio vacío.
En pruebas realizadas, los científicos descubrieron que su material de ADN de vidrio en nanorretícula alcanzaba una resistencia a la compresión de hasta 5 GigaPascals (GPa). «Para la densidad dada, nuestro material es el más fuerte conocido«, dijo Seok-Woo Lee, coautor del estudio.
¿Cuáles son los próximos pasos?
El equipo de investigación planea experimentar con la fórmula, incluyendo la prueba de diferentes estructuras de ADN y el reemplazo del vidrio por materiales como cerámicas de carburo, para ver si pueden fortalecerlo aún más.
La capacidad de crear materiales de nanoframework 3D diseñados usando ADN y mineralizarlos abre enormes oportunidades para la ingeniería de propiedades mecánicas. Pero todavía se necesita mucho trabajo de investigación antes de que podamos emplearlo como tecnología.
Oleg Gang, coautor del estudio.
Aunque aún queda camino por recorrer, esta prometedora investigación abre las puertas a un futuro en el que la resistencia no esté reñida con la ligereza.
Vía uconn.edu
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