كيف تصمم درعًا لا يقهر لبطلك الخارق المفضل، بحيث يكون خفيفًا للحركات السريعة، ولكنه مقاوم بدرجة كافية لحمايته من الأعداء؟
ومن هذا السؤال نردي إلى حد ما ذلك عمل فريق من علماء المواد من جامعتي كونيتيكت وكولومبيا على إنشاء مادة قوية منخفضة الكثافة من خلال الجمع بين عنصرين غير متوقعين: زجاج والحمض النووي.
ووفقا للباحثين، بمساعدة مختبر بروكهافن الوطني، فإن المادة التي طوروها هي أقوى معروف حتى الآن.
كيف يتم صنع مثل هذه المادة؟
فكيف تجمع بين القوة والخفة؟ قام الباحثون ببناء واحدة الهيكل العظمي للحمض النووي، والتي قاموا بعد ذلك بتغليفها بمادة زجاج، وهي مادة هشة ظاهريًا فقط. في الواقع، يمكن لسنتيمتر مكعب واحد من الزجاج المثالي أن يتحمل 10 أطنان من الضغط، وهو مبلغ أعلى بثلاث مرات من الضغط الذي تسبب بشكل مأساوي في انفجار غواصة تيتان.
ليس من السهل على الإطلاق إنتاج لوح كبير من الزجاج بدون عيوب، ولكن من الممكن إنشاء قطع صغيرة ومثالية، طالما أنك تقتصر على سمك أقل من ميكرومتر (مليون من المتر). وهذا هو المكان الذي يأتي فيه اللعب كثافة الزجاج، بالتأكيد أكثر احتواءًا من السيراميك والمعادن، مما يفضل إنشاء مواد مقاومة وخفيفة.
وبالتالي، كان إطار المادة يتكون من قطع من الحمض النووي، ذات أطوال محددة وخصائص كيميائية محددة، والتي تجمعت ذاتيًا لتشكل هيكلًا عظميًا من الخيوط. وكانت الأخيرة مغطاة بطبقة رقيقة جدًا من الزجاج، مما ترك جزءًا كبيرًا من حجم المادة فارغًا. هذه الوسيلة سمحت لنا بالحصول على شبكة نانوية قوية وخفيفة الوزن بأربعة أضعاف القوة وخمسة أضعاف كثافة الفولاذ.
التطبيقات المحتملة
وبفضل هذا البحث، يمكن الآن فتح فرص هندسية مهمة. إن القدرة على إنشاء مواد نانوية قوية وخفيفة الوزن، ببنية ثلاثية الأبعاد مصممة باستخدام الحمض النووي، ستسمح لنا بالتغلب على حدود التقنيات المعدنية التقليدية و تحسين خصائص المواد المستخدمة في صناعة الأجهزة الطبية والدروع والطائرات والسيارات. وستكون منتجات النانو، على سبيل المثال لا الحصر، الداعم الرئيسي لخفة المركبات: وهي إحدى الخصائص الأساسية لتوسيع نطاق استقلالية المركبات الكهربائية.
المصادر: today.uconn.edu
