과학자들이 강철보다 5배 가볍고 4배 강한 신소재를 개발했습니다. • Mezha.Media

코네티컷 대학의 연구원들은 DNA를 구조화하고 유리 나노층으로 코팅하여 매우 강력하고 가벼운 물질을 만들었습니다. 나노격자 구조를 가진 결과 제품은 강도와 ​​저밀도의 독특한 조합을 나타내어 다양한 응용 분야에서 잠재적으로 유용하다고 SciTechDaily에 기록했습니다.

처음에 과학자 팀은 특정 길이와 화학적 조성의 DNA 조각이 결합되어 물질의 골격을 이루는 자기 조립 DNA 구조를 만들었습니다. 그런 다음 그들은 단지 수백 원자 두께의 매우 얇은 유리 물질 층으로 DNA를 덮었습니다. 유리는 DNA 가닥만 덮고 부피의 상당 부분을 비워 두어 물질, 즉 미래에는 기성품 덩어리의 밀도를 줄이는 데 도움이 됩니다.

일반적이고 친숙한 가정용 유리는 쉽게 깨지기 때문에 유리는 초경질 소재로서는 매우 비논리적인 선택처럼 보일 수 있습니다. 그러나 이는 구조적 결함, 균열, 긁힘 또는 구멍 없이 정말 큰 유리 조각을 만드는 방법을 모르기 때문입니다. 작은 유리 조각은 완벽하게 만들 수 있지만 나노 조각은 거의 항상 완벽한 구조를 갖습니다. 하지만 이렇게 완벽한 입방센티미터의 유리는 10톤의 압력을 견딜 수 있는데, 이는 2023년 6월 오션게이트 타이탄 잠수함을 파괴한 압력의 3배가 넘는 수치입니다.

무결점 유리의 초박막으로 강화된 DNA 골격은 신소재를 매우 강하게 만들었고, 소재의 부피 대부분을 구성하는 공극은 이를 가볍게 만들었습니다. 결과적으로 유리 나노 격자 구조는 강철보다 4배 더 강하지만 밀도는 5배 더 낮습니다. 이러한 낮은 중량과 높은 강도의 특이한 조합은 처음으로 관찰되었습니다.

“DNA를 사용하여 설계된 3D 프레임워크 나노물질을 생성하고 이를 광물화하는 능력은 기계적 특성 엔지니어링에 엄청난 기회를 열어줍니다. 하지만 이를 기술로 적용하려면 아직 많은 연구가 필요합니다.”라고 신소재 발명가 중 한 명인 Oleg Gang은 말합니다.

현재 팀은 동일한 DNA 구조로 작업하고 있지만 유리를 훨씬 더 강한 카바이드 세라믹으로 대체하고 있습니다. 그들은 어떤 구조가 물질을 가장 강하게 만드는지 알아보기 위해 다양한 DNA 구조를 실험할 계획입니다. 이와 동일한 개념을 기반으로 하는 미래 소재는 강도와 경량화가 요구되는 자동차 및 기타 장치의 에너지 절약 소재로서 큰 가능성을 가지고 있습니다. 이 프로젝트의 또 다른 과학자인 이석우씨는 DNA 종이접기 나노구조가 우리가 이전에 상상조차 하지 못했던 더 가볍고 강한 새로운 물질을 만드는 길을 열 것이라고 믿습니다.