A busca por materiais que sejam simultaneamente fortes e leves é um dos desafios mais importantes em diversas áreas da engenharia, desde a fabricação de carros até o desenvolvimento de armaduras corporais. Geralmente, essas duas qualidades são consideradas exclusivas. No entanto, uma equipe de pesquisadores da Columbia Engineering, da Universidade de Connecticut (UConn) e do Brookhaven National Lab (BNL) conseguiu criar um material notavelmente forte e leve, utilizando uma combinação incomum de blocos de construção: DNA e vidro.
A pesquisa liderada por Oleg Gang, professor de engenharia química e de física aplicada e ciência de materiais na Columbia Engineering e cientista do BNL, foi publicada na revista "Cell Reports Physical Science". A equipe desenvolveu uma estrutura de DNA automontável que permitiu a criação de uma estrutura nanoestruturada de sílica, semelhante ao vidro. Essa combinação única de materiais elaborados em um material com especificações fortes e leves.
O vidro pode parecer uma escolha surpreendente para conferir força a um material, já que é conhecido por quebrar facilmente. No entanto, uma pesquisa revelou que o vidro, quando com menos de um micrômetro de espessura, é praticamente perfeito e capaz de suportar enormes pressões. Um centímetro cúbico de vidro impecável pode suportar até 10 toneladas de pressão, tornando-o mais resistente a muitos metais.
A equipe de pesquisa construiu uma estrutura de material usando DNA auto-montável, onde segmentos específicos de DNA se uniram para formar uma espécie de esqueleto. Posteriormente, esse esqueleto de DNA foi revestido com uma fina camada de material semelhante ao vidro, com apenas algumas centenas de átomos de espessura. O resultado foi um material forte, graças ao esqueleto de DNA, e leve, devido ao volume vazio deixado pelo revestimento de vidro.
Esse material nanoestruturado de vidro apresenta uma resistência quatro vezes maior do que o aço, mas com uma densidade cinco vezes menor. Essa combinação iniciada de força e leveza tem o potencial de revolucionar diversas aplicações, desde armaduras leves até dispositivos médicos e veículos mais seguros e eficientes.
Os pesquisadores estão agora explorando a substituição do vidro por cerâmicas de metal duro ainda mais resistentes, e estão experimentando diferentes estruturas de DNA para melhorar a força do material. A nanotecnologia baseada em DNA abre novas perspectivas para a criação de materiais mais leves e resistentes até então nunca imaginados.
Seok-Woo Lee, cientista de materiais da UConn, destaca o potencial dessa descoberta:
"Nosso novo material é cinco vezes mais leve, mas quatro vezes mais resistente do que o aço. Portanto, nossas nanoestruturas de vidro são muito melhores em relação a qualquer outro material estrutural, hoje conseguiriamos criar uma armadura melhorada para o Homem de Ferro, algo que só existia na ficção até então."
Essa descoberta promissora mostra como a pesquisa interdisciplinar e a inovação podem levar a avanços avançados na busca por materiais mais eficientes e resistentes.
O JORNAL DO VIDRO é o primeiro veículo de mídia do mundo, em lingua não inglesa a publicar uma matéria sobre essa pesquisa.
Fonte: Universidade de Columbia no Estado de Nova Iorque, Estados Unidos.
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