Tým chemických a biologických inženýrů spolupracující se skupinou nanotechnologů na Northwestern University v Illinois vyvinul typ superpevného koloidního krystalového metamateriálu slepením kovových nanostruktur pomocí vláken DNA.
Tým chemických a biologických inženýrů společně s nanotechnology americké Northwestern University ve státě Illinois, který vedl Horacio Espinosa, vyvinul pozoruhodný superpevný koloidní krystalický metamateriál. Badatelé k tomu využili lepení kovových nanostruktur pomocí řetězců DNA.
Předešlý výzkum ukázal, že metamateriály vyrobené ve velmi malém měřítku mohou mít zajímavé vlastnosti. Obvykle šlo ale o elementy mikrometrové velikosti, případně větší objekty. V tomto případě se výzkumníci ponořili až do nanosvěta. Nejprve vytvořili kovové nanočástice rozmanitých tvarů.
V dalším kroku syntetizovali řetězce DNA, které následně na vytvořené kovové nanočástice aplikovali. DNA sehrála roli lepidla, díky němuž vědci vytvořili koloidní krystalické nanomateriály podobně, jako by skládali kostky lega. Použití „kostek“ různých tvarů umožňuje vytvořit metamateriály různých vlastností a prakticky libovolného tvaru.
Pak přišly na řadu testy s využitím elektronové mikroskopie a nanomechanických experimentů. Ty ukázaly, že vzniklé metamateriály jsou nesmírně pevné a odolné. Některé z nich byly pevnější než podobné materiály vytvořené z niklu.
Nové metamateriály si rovněž mohou udržet tvar, i když jsou vystaveny extrémnímu tlaku. To je velmi užitečná vlastnost pro aplikace v kosmických technologiích. Velmi dobré uplatnění by tyto materiály mohly nalézt i v elektronických zařízeních, především pokud jde o biomedicínu. Výhodou je i to, že uvedené metamateriály jsou lehčí než srovnatelné dnes používané materiály.
Vizualizace 3D tištěných a DNA sestavených mřížek:
A) porovnání celkové velikosti typické kovové struktury vyrobené aditivní výrobou (vlevo, velikost stavebního bloku > 1 000 nm) ve srovnání s mřížkami v článku popisované práci (vpravo, velikost stavebního bloku ~ 100 nm, NF tloušťka ~ 15 nm),
B) znázornění jednoduché krychlové struktury sestavené ze zkrácených kubických NF (velikost stavebního bloku ~ 100 nm),
C) znázornění DNA spojení mezi stavebními bloky
© Science Advances