Des scientifiques utilisent l'ADN pour construire un matériau plus léger et plus résistant que l'acier

En utilisant une fusion peu orthodoxe d’ADN et de verre, les chercheurs ont synthétisé un matériau impressionnant qui, bien que peu pratique pour le moment, est à la fois plus résistant et plus léger que l’acier.

"Pour une densité donnée, notre matériau est le plus résistant connu", a déclaré Seok-Woo Lee, spécialiste des matériaux à l'Université du Connecticut et co-auteur d'une étude publiée dans la revue Cell Reports Physical Science, dans un communiqué.

Cette création incroyablement forte est ce qu'on appelle une structure de nano-réseau de verre, et Lee pense que les résultats jetteront les bases de matériaux encore plus solides à l'avenir en utilisant une architecture similaire.

Pour créer un matériau solide et léger, les scientifiques doivent sortir des sentiers battus. Les matériaux courants comme le fer, qui peuvent généralement résister à une pression de sept tonnes par centimètre carré, sont également extrêmement lourds. Un pied cube de ce produit pèse plus de 400 livres.

L'acier constitue une amélioration notable, combinant le fer et le carbone pour créer un métal encore plus résistant pour à peu près le même poids. Mais que se passe-t-il si vous voulez quelque chose de beaucoup plus léger – comme, disons, le Kevlar, pilier du gilet pare-balles, qui est cinq fois plus résistant que l’acier ?

Ici, les chercheurs ont utilisé une technique de pointe qui utilise un ADN auto-assemblé qui s’assemble pour former un squelette chimique. Ensuite, ils ont enfermé cette architecture d’ADN dans une couche d’un matériau semblable à du verre d’une épaisseur de seulement quelques centaines d’atomes – en d’autres termes, imperceptiblement mince.

Il peut sembler contre-intuitif d’utiliser un matériau fragile comme le verre à cette fin, mais les chercheurs affirment que la principale raison pour laquelle le verre se brise facilement est due à des défauts dans sa structure, comme des fissures.

Mais en utilisant le squelette de l’ADN à petite échelle, les chercheurs peuvent pratiquement éliminer ces imperfections, ce qui donne lieu à une structure de nano-réseau de verre qui est non seulement remarquablement solide, mais aussi robuste.

En chiffres, ils affirment qu'il est quatre fois plus résistant que l'acier et cinq fois plus faible en densité, un exploit qui, selon les chercheurs, n'a jamais été réalisé.

Avant que ces découvertes n’annoncent une ère de nouveaux supermatériaux, ces techniques devront être considérablement améliorées et ne plus être mesurées en atomes.

"La capacité de créer des nanomatériaux à structure 3D à l'aide de l'ADN et de les minéraliser ouvre d'énormes opportunités pour l'ingénierie des propriétés mécaniques", a déclaré Oleg Gang, un scientifique des nanomatériaux à l'Université de Columbia qui a travaillé sur la recherche, dans le communiqué. "Mais de nombreux travaux de recherche sont encore nécessaires avant de pouvoir l'utiliser comme technologie."

La prochaine étape sur la liste des tâches de l'équipe consiste à reproduire le même exploit en s'appuyant sur l'architecture ADN qu'ils viennent d'innover, mais en utilisant des céramiques plus résistantes au lieu du verre.

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