Τα υλικά που χρησιμοποιούμε καθορίζουν την ανθρώπινη πρόοδο, με τον 21ο αιώνα να αναφέρεται συχνά σαν τη «μοριακή εποχή», όπως ήταν παλιότερα η εποχή του χαλκού ή η λίθινη. Και αυτό γιατί οι επιστήμονες έχουν αρχίσει να χειρίζονται τα υλικά σε επίπεδο ατόμων προκειμένου να δημιουργήσουν νέες ουσίες με εκπληκτική ιδιότητες.

Στην κατεύθυνση αυτή, επιστήμονες του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καρλσρούης (ΚΙΤ) δημιούργησαν ένα νέο σούπερ υλικό σαν οστό που είναι λιγότερο πυκνό από το νερό, αλλά δυνατό όπως ο χάλυβας. Το εν λόγω υλικό χαρακτηρίζεται από τη μεγαλύτερη αναλογία δύναμης – ελαφρότητας που έχει επιτευχθεί ως τώρα.

«Αποδείξαμε πειραματικά ότι είναι δυνατό να υπάρξουν τέτοια υλικά», δήλωσε ο επικεφαλής της σχετικής μελέτης Γιενς Μπάουερ.

Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τη νέα τεχνική της τρισδιάστατης λιθογραφίας λέιζερ για να δημιουργήσουν μικροδομές πολυμερούς, που μιμούνται το ελαφρύ βάρος (μικρή πυκνότητα) και ταυτόχρονα τη δύναμη και αντοχή υλικών όπως τα οστά και τα ξύλα. Ο σχετικός νανοτεχνολογικός εξοπλισμός έχει δημιουργηθεί από την εταιρεία Nanoscribe, που είναι θυγατρική του Ινστιτούτου ΚΙΤ.

Αν και προς το παρόν, η νέα μέθοδος έχει περιοριστεί στην παραγωγή μικρών μόνο δειγμάτων του νέου υλικού σε διαστάσεις έως μερικών δεκάδων μικρομέτρων, μπορεί να έχει διάφορες πρακτικές εφαρμογές στο μέλλον.

Προϋπόθεση είναι βέβαια να λυθούν τεχνικά προβλήματα, που προς το παρόν καθιστούν δύσκολη έως αδύνατη τη βιομηχανική παραγωγή σε μεγαλύτερη κλίμακα μεγέθους τέτοιων υλικών με ασυνήθιστες ιδιότητες.

Η τεχνολογία έγκειται στην εστίαση ενός λέιζερ πάνω σε ένα πυκνόρευστο πολυμερές σαν μέλι, που αντιδρά όταν εκτεθεί στο φως και μπορεί να κινηθεί και στις τρεις διαστάσεις. Το πολυμερές στερεοποιείται εκεί ακριβώς όπου πέφτει η ακτίνα φωτός του λέιζερ, με αποτέλεσμα τη δημιουργία διαφόρων πολύπλοκων δομών.

Στο τέλος της διαδικασίας «εγγραφής» (λιθογραφίας), αφαιρείται το πολυμερές ρευστό που περισσεύει και έτσι αποκαλύπτεται η στερεή δομή που έχει δημιουργηθεί και η οποία, στη συνέχεια, επικαλύπτεται με ένα στρώμα κεραμικής αλουμίνας (οξειδίου του αργιλλίου) πάχους 50 έως 200 νανομέτρων. Παραδόξως, η ανθεκτικότητα του στρώματος αλουμίνας αυξάνει, όσο το πάχος της μικραίνει.

Το τελικό αποτέλεσμα είναι ένα υλικό ελαφρύτερο από το νερό και ανθεκτικό όσο μερικά είδη χάλυβα. Είναι ανώτερο από όλα τα φυσικά και τεχνητά υλικά που έχουν πυκνότητα μικρότερη των 1.000 κιλών ανά κυβικό μέτρο (όπως του νερού), ενώ μπορούν να αντέξει πιέσεις 280 μεγαπασκάλ (όπως ο χάλυβας).