Jak vyrobit DNA nanosklo. Kredit: University of Connecticut.

Materiály, které jsou velmi pevné, nebývají zrovna lehké. A naopak. Alespoň to tak doposud bylo. Tyhle dvě vlastnosti bývají jako oheň a voda, pokud se do toho nevloží materiáloví vědci. Snaží se vyvíjet materiály podivuhodných vlastností. Třeba takové, co jsou zároveň pevné i lehké.

Seok-Woo Lee z americké University of Connecticut a jeho kolegové uspěli s extravagantním nápadem, který takřka zavání čarodějnictvím. Vyrobili výjimečně pevný a lehký materiál tím, že spojili velmi nepravděpodobnou dvojici materiálů – řetězce DNA a sklo. Jak Lee skromně upozorňuje, jejich nový materiál je vzhledem k hustotě nejpevnější na světě.

Seok-Woo Lee. Kredit: University of Connecticut.

Sklo se jeví jako hodně divná volba. Snadno se rozbije. Vtip je ovšem v tom, že sklo se rozbije, pokud v něm jsou nějaké kazy, tedy nepatrné prasklinky nebo scházející atomy v jeho struktuře. A kazy jsou ve skle téměř vždy. Pokud je ale sklo zcela kazu prosté, je naprosto šíleně pevné. Centimetr krychlový skla bez kazu vydrží tlak 10 tun, více než třikrát větší než ten, co rozmázl hlubinnou ponorku Titan proklínané společnosti OceanGate.

Logo. Kredit: University of Connecticut.

Vyrobit sklo zcela bez kazů je nesmírně těžké. Materiáloví vědci ale vědí, jak na to. Trik spočívá v tom, že je nutné vyrobit sklo tenčí než 1 mikrometr. Takové sklo je prakticky vždy bez kazu. Pak přicházejí na řadu další výhody skla, jako je jeho průhlednost a především nízká hustota, podstatně nižší než u kovů nebo keramiky.

Badatelé nejprve vytvořili řetězce DNA o specifické délce. Tyto řetězce poskládaly kostru, kterou pak Lee a spol. potáhli velmi tenkou vrstvou skla, jejíž tloušťka byla jen pár set atomů. Sklo přilnulo pouze k řetězcům DNA, takže velkou část výsledného materiálu tvoří prázdné prostory. Zní to neuvěřitelně, ale tahle věc je čtyřikrát pevnější než ocel. A taky pětkrát lehčí.

Lee potěšeně přiznává, že jeho motivací byl Iron Man. Vždy prý chtěl vyrobit ještě lepší materiál pro bojový oblek. Iron Man to bohužel nejspíš neocení, ale Leeovi se to v podstatě podařilo. Splnil si dětský sen a nový materiál jejich týmu by po nezbytném dalším vývoji mohl přinést řadu pozoruhodných aplikací.

Literatura

University of Connecticut 25. 7. 2023.

Cell Reports Physical Science online 27. 7. 2025.