Uma equipe de engenheiros químicos e biológicos trabalhando com um grupo de nanotecnólogos da Northwestern University, em Illinois, desenvolveu um tipo de metamaterial de cristal coloidal superforte, colando nanoestruturas metálicas usando fios de DNA.



Em seu artigo publicado na revista Science Advances , o grupo descreve como desenvolveu sua técnica e possíveis usos para os tipos de produtos que fabricava.

Pesquisas anteriores mostraram que metamateriais muito pequenos podem ser usados ​​em uma ampla variedade de aplicações. Neste novo esforço, a equipe de pesquisa deu o próximo passo nessa pesquisa ao construir metamateriais ainda menores – aqueles em nanoescala. Para realizar esse feito, eles começaram construindo nanopartículas metálicas em diversos formatos – alguns eram quadrados sólidos, por exemplo, outros quadrados ocos. Além disso, alguns tinham cantos achatados, enquanto outros eram feitos com material formando apenas as bordas de um cubo.

Em seguida, a equipe sintetizou filamentos de DNA e depois os aplicou, como cola que emana de uma pistola de cola, nas bordas e/ou nas laterais dos pares de nanopartículas, para mantê-los unidos. O DNA serviu como cola, permitindo aos pesquisadores criar metamateriais de cristal coloidal em praticamente qualquer formato que desejassem, colando múltiplas nanopartículas – de natureza algo semelhante às estruturas de blocos de Lego. Ao criar diferentes formas, a equipe descobriu que também poderia construir metamateriais com propriedades diferentes.

Ao testar algumas das propriedades dos metamateriais que criaram, descobriram que podiam construir alguns que eram ultrafortes e extremamente rígidos. Eles descobriram, por exemplo, que alguns deles eram mais resistentes do que materiais similares feitos de níquel. Eles também descobriram que muitos deles também conseguiam manter suas formas quando expostos a quantidades extremas de pressão – um recurso que poderia ser útil na fabricação de produtos destinados ao uso em aplicações espaciais.

A equipe de pesquisa também descobriu que ajustando a quantidade de DNA e como ele foi aplicado, eles poderiam controlar as interações entre os blocos de construção que compunham os metamateriais – um atributo, observam eles, que poderia levar ao desenvolvimento de tipos novos ou melhores de dispositivos eletrônicos, especialmente aqueles usados ​​em aplicações médicas. Como esses materiais seriam mais leves do que os atualmente em uso, seriam mais eficientes.

Mais informações: Yuanwei Li et al, Metamateriais de cristal coloidal ultrafortes projetados com DNA, Science Advances (2023). DOI:10.1126/sciadv.adj8103
Informações do diário: Avanços da ciência

© 2023 Science X Network