Cientistas usam DNA para construir material mais leve e mais forte que o aço

Ao utilizar uma fusão pouco ortodoxa de ADN e vidro, os investigadores sintetizaram um material impressionante que, embora impraticável neste momento, dizem ser ao mesmo tempo mais forte e mais leve que o aço.

“Para a densidade dada, nosso material é o mais forte conhecido”, disse Seok-Woo Lee, cientista de materiais da Universidade de Connecticut e coautor de um estudo resultante publicado na revista Cell Reports Physical Science, em um comunicado.

Esta criação assustadoramente forte é conhecida como estrutura de nanorede de vidro, e Lee acredita que as descobertas estabelecerão as bases para materiais ainda mais fortes no futuro, usando uma arquitetura semelhante.

Para criar um material forte e leve, os cientistas precisam pensar fora da caixa. Materiais comuns como o ferro, que geralmente suporta sete toneladas por centímetro quadrado de pressão, também são extremamente pesados. Um pé cúbico dessa substância pesa mais de 400 libras.

O aço é uma melhoria notável, combinando ferro com carbono para criar um metal ainda mais forte com aproximadamente o mesmo peso. Mas e se você quiser algo muito mais leve – como, digamos, o Kevlar, esteio da armadura corporal, que é cinco vezes mais forte que o aço?

Aqui, os pesquisadores usaram uma técnica de ponta que usa DNA automontado que se encaixa para formar um esqueleto químico. Em seguida, eles envolveram essa arquitetura de DNA em uma camada de material semelhante a vidro com apenas centenas de átomos de espessura – em outras palavras, imperceptivelmente fino.

Pode parecer contra-intuitivo usar um material frágil como o vidro para esse fim, mas os pesquisadores afirmam que a principal razão pela qual o vidro se estilhaça facilmente é devido a falhas em sua estrutura, como rachaduras.

Mas ao utilizar o esqueleto do ADN em pequena escala, os investigadores podem virtualmente eliminar essas imperfeições, resultando numa estrutura de nanorrede de vidro que não é apenas notavelmente forte, mas também robusta.

Em números, eles afirmam que tem quatro vezes a resistência do aço e cinco vezes menos densidade, um feito que os pesquisadores afirmam nunca ter sido alcançado.

Antes que essas descobertas anunciem uma era de novos supermateriais, essas técnicas precisarão ser drasticamente ampliadas, deixando de ser medidas em átomos.

“A capacidade de criar nanomateriais de estrutura 3D projetados usando DNA e mineralizá-los abre enormes oportunidades para a engenharia de propriedades mecânicas”, disse Oleg Gang, cientista de nanomateriais da Universidade de Columbia que trabalhou na pesquisa, no comunicado. "Mas ainda é necessário muito trabalho de pesquisa antes que possamos empregá-lo como tecnologia."

O próximo passo na lista de tarefas da equipe é replicar o mesmo feito construindo a partir da arquitetura de DNA que acabaram de inovar, mas usando cerâmica mais forte em vez de vidro.

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