El innovador vidrio que reemplazará al acero: cinco veces más liviano y cuatro veces más resistente.
El avance de la tecnología está estimulando la creación de materiales innovadores, un área en la que han estado trabajando científicos de España y de todo el mundo durante mucho tiempo. Recientemente se han dado a conocer dos de ellos: Galvorn, que es altamente resistente y pesa la mitad que el aluminio, y LK-99, el primer superconductor de temperatura ambiente que podría tener un impacto significativo. Ahora, investigadores han logrado desarrollar un elemento revolucionario que podría reemplazar al acero, ya que es cinco veces más ligero y cuatro veces más fuerte.
El ADN es una molécula extremadamente versátil, capaz de codificar datos para construir cualquier forma de vida, desde bacterias hasta humanos. Su flexibilidad le permite plegarse, arrugarse y doblarse con fuerza para ajustarse a las células, una característica que lo hace potencialmente útil como material de construcción a nivel nano. Inspirados por esta idea, ingenieros de la Universidad de Connecticut (Estados Unidos) han experimentado con una estructura de ADN sintético que se autoensambla en celosías y luego se recubre con vidrio, logrando así un material novedoso.
La resistencia y el peso suelen ser propiedades opuestas, ya que al aumentar una, la otra suele disminuir; por lo que conseguir fabricar un material con el equilibrio adecuado es una tarea clave para los investigadores. Algo que ahora han logrado los científicos de la universidad estadounidense realizando una combinación de dos componentes poco probables: ADN y vidrio. Como resultado, han fabricado “un material extraordinariamente resistente y ligero”, como señalan en un comunicado oficial. Un elemento que podría mejorarlo todo, desde los coches hasta los chalecos antibalas.
El ADN sintético como material de construcción a nanoescala podría ser muy versátil, pudiendo autoensamblarse en diversas formas. Por su parte, el vidrio puede parecer frágil, pero su tendencia a romperse suele deberse a defectos en su estructura, como grietas o por arañazos; mientras que un centímetro cúbico de vidrio en perfecto estado puede soportar hasta 10 toneladas de presión. Unas cualidades que los investigadores han aprovechado en este proyecto. “Para una densidad dada, nuestro material es el más resistente conocido”, indica Seok-Woo Lee, coautor y científico de materiales de la Universidad de Connecticut.
En su estudio, publicado en la revista Cell Reports Physical Science, los investigadores señalan que empezaron construyendo una estructura a partir de ADN para formar el esqueleto y después la recubrieron con un elemento vítreo, formando capas de sólo unos cientos de átomos de grosor. El resultado final fueron unas finas hebras de ADN recubiertas de vidrio que ganan fuerza gracias al soporte de ambos materiales, y que son ligeras porque forman un armazón que rodea un espacio mayoritariamente vacío.
Durante sus pruebas realizadas, los científicos descubrieron que su material de nanorredes de ADN de vidrio tenía una resistencia a la compresión de hasta 5 gigapascales (GPa). Un dato que quiere decir que es cuatro veces más resistente que el acero, pero con una quinta parte de su densidad. Una combinación inusual de ligereza y alta resistencia que nunca antes se había conseguido.
Eso sí, los investigadores supieron que crear una gran pieza de vidrio sin defectos es una tarea complicada; aunque lograron hacerlo incluso en piezas muy pequeñas. Mientras el vidrio tenga menos de un micrómetro de grosor, casi siempre será impecable. Y como la densidad del vidrio es mucho menor que la de los metales y la cerámica, cualquier estructura hecha de vidrio nanométrico sin defectos debería ser resistente y ligera.
“La capacidad de crear nanomateriales de estructura tridimensional diseñados mediante ADN y mineralizarlos abre enormes oportunidades para la ingeniería de propiedades mecánicas. Pero aún queda mucho trabajo de investigación antes de que podamos emplearlo como tecnología”, señala Oleg Gang, coautor del estudio, en un comunicado.
