Un team di ingegneri chimici e biologici, in collaborazione con un gruppo di nanotecnologi della Northwestern University nell'Illinois, ha sviluppato un tipo di metamateriale cristallino colloidale super resistente incollando nanostrutture metalliche utilizzando filamenti di DNA.
Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Science Advances , il gruppo descrive come hanno sviluppato la loro tecnica e i possibili usi per i tipi di prodotti che hanno realizzato.
Ricerche precedenti hanno dimostrato che metamateriali molto piccoli possono essere utilizzati in un’ampia varietà di applicazioni. In questo nuovo sforzo, il gruppo di ricerca ha compiuto il passo successivo in tale ricerca costruendo metamateriali ancora più piccoli, quelli su scala nanometrica. Per realizzare questa impresa, hanno iniziato costruendo nanoparticelle metalliche in una varietà di forme:alcune erano quadrate solide, ad esempio, altre quadrate vuote. Inoltre, alcuni avevano gli angoli appiattiti, mentre altri erano realizzati con materiale che formava solo i bordi di un cubo.
Successivamente, il team ha sintetizzato filamenti di DNA e poi li ha applicati, come la colla emanata da una pistola a caldo, sui bordi e/o sui lati di coppie di nanoparticelle, per tenerle insieme. Il DNA è servito da colla, consentendo ai ricercatori di creare metamateriali di cristalli colloidali praticamente in qualsiasi forma desiderassero incollando insieme più nanoparticelle, in qualche modo simili per natura alle strutture dei blocchi Lego. Creando forme diverse, il team ha scoperto che potevano anche costruire metamateriali con proprietà diverse.
Nel testare alcune delle proprietà dei metamateriali che hanno creato, hanno scoperto che potevano costruirne alcuni ultra resistenti ed estremamente rigidi. Hanno scoperto, ad esempio, che alcuni di essi erano più resistenti di materiali simili a base di nichel. Hanno anche scoperto che molti di loro potevano mantenere la propria forma anche se esposti a quantità estreme di pressione, una caratteristica che potrebbe rivelarsi utile nella realizzazione di prodotti destinati all'uso in applicazioni spaziali.
Il gruppo di ricerca ha anche scoperto che, modificando la quantità di DNA e il modo in cui veniva applicato, potevano controllare le interazioni tra gli elementi costitutivi che compongono i metamateriali, un attributo, notano, che potrebbe portare allo sviluppo di tipi nuovi o migliori di dispositivi elettronici, in particolare quelli utilizzati in applicazioni mediche. Poiché tali materiali sarebbero più leggeri di quelli attualmente in uso, sarebbero più efficienti.
Ulteriori informazioni: Yuanwei Li et al, Metamateriali di cristalli colloidali ultraresistenti progettati con DNA, Progressi scientifici (2023). DOI:10.1126/sciadv.adj8103
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