Phát minh vật liệu bền nhất từ công nghệ Nano DNA và thủy tinh

Mô hình 'khung xương' của vật liệu mới làm bằng DNA và thủy tinh - Ảnh SCIENCE DAILY

Theo các nhà nghiên cứu, đây là một thành tựu lớn bởi lẽ trước đây chưa ai có thể tạo ra được một vật liệu vừa cứng vừa nhẹ đến thế. Công nghệ nano DNA giúp tạo ra kết cấu vật liệu chắc chắn, trong khi lớp phủ thủy tinh mỏng bên ngoài giúp tăng độ bền và độ cứng của sản phẩm. Đây chắc chắn sẽ mở ra nhiều ứng dụng thiết thực trong tương lai.

Cụ thể, trang tin Science Daily đã công bố thông tin vật liệu này mang khả năng cải tiến nhiều lĩnh vực như xe hơi và áo giáp. Điều đáng ngạc nhiên là vật liệu này được tạo ra từ hai thành phần không ngờ: DNA (acid nucleic) và thủy tinh.

Theo lời của ông Seok-Woo Lee, nhà khoa học vật liệu tại UConn, đây là loại vật liệu bền nhất mà từ trước tới nay đã được biết đến.

Để tạo ra vật liệu này, ông Lee cùng với các đồng nghiệp từ UConn, Đại học Columbia và Phòng thí nghiệm quốc gia Brookhaven đã sử dụng công nghệ nano DNA. Công nghệ này liên quan đến việc chế tạo các cấu trúc siêu nhỏ từ DNA (acid nucleic), một công nghệ do nhà khoa học người Mỹ Nadrian Seeman đã sáng tạo và phát triển trước đó.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng DNA tự lắp ráp để tạo ra các cấu trúc, tương tự cách thức hoạt động của bộ đồ chơi ghép hình nam châm Magna-Tiles của trẻ em. Các đoạn DNA cụ thể được kết hợp với nhau một cách tự nhiên, tạo thành "bộ khung" DNA cho vật liệu mới.

Sau khi có bộ khung DNA, các nhà nghiên cứu đã phủ nó bằng Silica, còn gọi là dioxide silic, một hợp chất hóa học có độ cứng cao. Lớp phủ Silica chỉ dày vài trăm nguyên tử, chỉ bao phủ bề mặt của các sợi DNA và tạo ra các khoảng trống bên trong giống như các phòng trống trong một ngôi nhà. Nhờ vào các khoảng trống này, vật liệu mới trở nên nhẹ nhưng vẫn cực kỳ chắc chắn.

Mặc dù thủy tinh thường dễ vỡ khi có các sai sót trong cấu trúc của nó, như vết nứt, vết xước hoặc thiếu nguyên tử, nhưng khi không có bất kỳ sai sót nào, thủy tinh trở nên cực kỳ chắc chắn. Một centimet khối thủy tinh hoàn hảo có thể chịu được áp suất cực lớn, lên tới hàng chục tấn, điều này khiến việc sử dụng thủy tinh làm vật liệu mới trở nên đáng ngạc nhiên và tiềm năng trong nhiều lĩnh vực.