ПОСЛЕЗАВТРА

Покрытая стеклом ДНК оказалась крепче стали

Американским ученым впервые удалось покрыть отдельные фрагменты ДНК стеклом, что позволило получить материал, более легкий и прочный, чем сталь. В исследовании, опубликованном в журнале Cell Reports Physical Science, приняли участие специалисты Колумбийского университета, Коннектикутского университета и Брукхейвенской национальной лаборатории.

 В живых существах дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК, является носителем биологической информации, определяющей формирование, рост и размножение живых клеток организма. Сама ДНК состоит из полимеров — класса прочных и эластичных материалов, в число которых входит пластик и резина. Примечательно, что в цепи ДНК нуклеотиды соединяются друг с другом в строго определенной последовательности. Это, в свою очередь, позволяет ученым заставлять цепочки ДНК собираться в специфические формы, похожие на оригами. Между тем комплементарная последовательность нуклеотидов означает, что такие оригами из ДНК могут быть запрограммированы на «самосборку», т.е. автоматически собираться в определенные структуры. Как результат, сборка таких структур позволяет ученым производить трехмерные наноматериалы с интегрированными неорганическими наночастицами.

 «Мы были крайне заинтересованы изучить, как можно улучшить механические свойства обычных материалов, таких как стекло, однако производя их на наноуровне», — объясняет Олег Ганг, материаловед Центра функциональных наноматериалов (Брукхейвенская национальная лаборатория).

 В рамках эксперимента использовался крайне тонкий (всего 5 нм или несколько сотен атомов толщиной) слой кремниевого стекла, которым покрыли определенные участки ДНК-цепи. При таком малом масштабе стекло еще не имеет дефектов и потому обладает прочностью, недостижимой при работе с более крупными объектами. Для оценки прочности полученного покрытия пришлось прибегнуть к наноиндентированию — особому методу испытания материала на прочность, применяемому при работе с нанообъектами. Результаты испытаний показали, что покрытые стеклом структуры ДНК оказались в четыре раза прочнее стали, в то время как плотность материала была в пять раз меньше.

 Конечно, ученым еще предстоит немало работы, прежде чем сверхпрочный наноматериал можно будет использовать в более крупных объектах. Исследователи также планируют испытать карбидную керамику, которая еще прочнее стекла.