Yeni Bir Malzeme Çağı: DNA ve Camın Gücü
Araştırmacılar, alışılmışın dışında bir yaklaşım benimseyerek, DNA ve camı bir araya getirerek etkileyici bir malzeme geliştirdiler. Bu malzemenin, şu anda pratik kullanımda olmasa da, çelikten hem daha hafif hem de daha güçlü olduğu belirtiliyor.
Connecticut Üniversitesi’nden malzeme bilimcisi ve bu çalışmanın ortak yazarı Seok-Woo Lee, “Malzememiz, bu yoğunluk için bilinen en güçlü malzemedir,” diyerek bulguların önemini vurguladı. Geliştirilen malzeme, cam nanokafes yapısı olarak adlandırılan bir mimariye sahip. Lee, bu keşiflerin gelecekte benzer yapılar kullanarak daha güçlü malzemelerin geliştirilmesine zemin hazırlayacağına inandığını belirtti.
Güçlü ve hafif bir malzeme elde etmek için bilim insanlarının alışılmışın dışında düşünmeleri gerekiyor. Örneğin, santimetre kare başına yedi ton basınca dayanabilen demir gibi yaygın malzemeler, ağırlıkları nedeniyle çoğu zaman tercih edilmez. Demirden daha iyi olduğu kesin olan çelik, demirin karbonla birleştirilmesiyle oluşturulan ve yaklaşık olarak aynı ağırlıkta daha güçlü bir metal olarak bilinir. Ancak, çelikten beş kat daha güçlü olan ve vücut zırhlarının temelini oluşturan Kevlar gibi çok daha hafif bir malzeme arayışı farklı bir boyut kazanıyor.
Bu yeni malzemede, kimyasal bir iskelet oluşturmak için kendi kendini bir araya getiren DNA’nın kullanıldığı son teknoloji bir teknik uygulandı. Ardından, bu DNA mimarisi, yalnızca yüzlerce atom kalınlığında, başka bir deyişle gözle görülmeyecek kadar ince, cam benzeri bir malzeme tabakasıyla kaplandı. İlk bakışta cam gibi kırılgan bir malzemenin bu bağlamda kullanılması mantıksız görünse de, araştırmacılar camın kırılmasının temel sebebinin yapısındaki çatlaklar gibi kusurlar olduğunu ifade ediyorlar. DNA iskeletini küçük ölçekte kullanarak, bu kusurları etkili bir şekilde ortadan kaldırmak mümkün olabiliyor. Sonuç olarak, yalnızca dikkate değer derecede güçlü bir yapı değil, aynı zamanda sağlam bir cam nanokafes oluşturulabiliyor.
Yeni malzeme, çelikten dört kat daha güçlü ve beş kat daha düşük yoğunlukta olduğu bildirilmekte. Bu başarı, daha önce elde edilebilecek bir sonuç olarak görülmemekte. Ancak, bu bulguların yeni bir süper malzeme çağının başlangıcı olarak değerlendirilebilmesi için, bu tekniklerin atom ölçeğinden daha büyük uygulamalara genişletilmesi gerektiği belirtiliyor.
Columbia Üniversitesi’nde bu araştırmaya katkıda bulunan nanomalzemeler bilimcisi Oleg Gang, “DNA kullanarak tasarlanmış 3B çerçeve nanomalzemeler oluşturma ve bunları mineralleştirme yeteneği, mühendislik mekanik özellikleri için çok büyük fırsatlar sunuyor,” diyerek bu alandaki potansiyele dikkat çekti. Gang, “Ancak, bu teknolojiyi kullanabilmemiz için daha fazla araştırma çalışması gerekmekte,” diye ekledi.
Ekibin bir sonraki hedefi ise, geliştirdikleri DNA mimarisini temel alarak, cam yerine daha güçlü seramikler kullanarak aynı başarıyı tekrarlamak.
