Come progettare un’armatura invincibile per il proprio supereroe preferito, perché sia leggera per movimenti veloci, ma sufficientemente resistente per proteggerlo dai nemici?
È da questo interrogativo, piuttosto nerd, che un gruppo di scienziati dei materiali delle Università di Connecticut e Columbia ha lavorato alla creazione di un materiale resistente, con una bassa densità, combinando due elementi improbabili: vetro e DNA.
Secondo i ricercatori, coadiuvati dal Brookhaven National Lab, il materiale da loro sviluppato è il più resistente finora conosciuto.
Come si realizza un simile materiale?
Come si coniugano dunque resistenza e leggerezza? I ricercatori hanno costruito uno scheletro di DNA, che hanno poi rivestito con il vetro, un materiale solo in apparenza fragile. Un centimetro cubo di vetro perfetto può infatti sopportare 10 tonnellate di pressione, una quantità tre volte superiore a quella che ha fatto tragicamente implodere il sommergibile Titan.
È tutt’altro che semplice produrre un grande lastra di vetro senza difetti, è invece possibile realizzare pezzi piccoli e perfetti, purché ci si limiti a spessori inferiori a un micrometro (un milionesimo di metro). Ed entra qui in gioco la densità del vetro, decisamente più contenuta di quella della ceramica e dei metalli, la quale favorisce la creazione di materiali resistenti e leggeri.
Il telaio del materiale è stato dunque composto da pezzi di DNA, con lunghezze e caratteristiche chimiche specifiche, che si sono auto-assemblate componendo uno scheletro di filamenti. Questi ultimi sono stati ricoperti da uno strato molto sottile di vetro, lasciando gran parte del volume del materiale vuoto. Questo espediente ha permesso di ottenere un nanoreticolo forte, ma leggero, con una resistenza quattro volte superiore e una densità cinque volte inferiore rispetto a quelle dell’acciaio.
Le potenziali applicazioni
Grazie a questa ricerca si possono ora aprire importanti opportunità ingegneristiche. La capacità di creare nanomateriali resistenti e leggeri, con struttura 3D progettata utilizzando il DNA, permetterà di superare i limiti delle tecniche metallurgiche tradizionali e di migliorare le proprietà dei materiali impiegati per la realizzazione di dispositivi medici, armature, aeroplani e automobili. I nanoreticoli, per citare solo un esempio, saranno i principali fautori della leggerezza dei veicoli: una delle caratteristiche fondamentali per estendere l’autonomia dei mezzi elettrici.
Fonti: today.uconn.edu
