세계에서 가장 작은 구조물이 가장 강할지도 모릅니다. 코네티컷 대학교, 컬럼비아 대학교, 브룩헤이븐 국립 연구소가 협력해 새로운 나노 소재를 개발했습니다. 유리로 코팅한 DNA 가닥으로 만들었습니다. 강철보다 4배 강하고 5배 가볍습니다. 미세한 격자 구조로 이루어져 내구성이 뛰어납니다. 차량을 가볍게 하고 방탄복으로 제작하는 등 수많은 제품에 적용할 수 있습니다.

연구진은 셀 리포트 피티컬 사이언스(Cell Reports Physical Science) 저널에 최근 발표한 논문에서 신소재를 설명합니다. 먼저 자기조립하는 DNA를 조작했습니다. 건물 철골과 유사한 나노 틀을 형성하기 위해서였습니다. 연결된 DNA 가닥을 유리와 유사하고 수백 원자 두께인 물질로 코팅했습니다. 내구성이 강화되고 구조물 사이사이로 공간이 남아 가벼운 상태를 유지할 수 있었습니다.

논문의 공동 저자인 올레그 강 나노 과학자는 "DNA로 설계한 3D 나노소재를 구체화하고 이를 광물화할 수 있는 능력은 기계적 특성을 조작할 엄청난 기회를 열어준다"고 밝혔습니다. 

일반인에게 유리는 강하고 탄력적인 광물을 떠올릴 때 제일 먼저 떠오르는 재질이 아닐 수 있습니다. 보통 유리는 시간이 지나면서 조금씩 손상되기 때문입니다. 균열, 긁힘으로 인해 결국 깨집니다. 하지만 완전한 구조를 이룬 유리는 다릅니다. 무결점 세제곱센티미터 부피인 유리는 무려 10톤 압력도 견뎌냅니다. 

물론 고강도 상태인 유리를 찾기 쉽지 않습니다. 그래도 유리 조각 두께가 1마이크로미터 미만일 때 유리 조각은 거의 손상이 나지 않습니다. 따라서 강한 유리로 감싼 DNA 나노 구조는 뛰어난 내구성을 지니게 됩니다. 

새로운 DNA 기술은 다양한 분야로 응용될 수 있습니다. 전기 자동차 속 강철 뼈대를 동일한 내구성에 더 가벼운 DNA 나노 소재로 대체하는 것이 한 예시입니다.

연구진은 후속 연구로 다른 소재로 DNA를 코팅할 예정입니다. 카바이드 세라믹 등을 고려하고 있습니다. 여러 코팅에 가장 적합한 DNA 형태도 연구하려고 합니다. 더 가볍고 강한 소재를 향해 꾸준히 노력할 계획입니다. 

※이 기사는 popsci.com 원문을 바탕으로 작성됐으며, 번역은 파퓰러사이언스코리아 소속 기자가 도왔습니다.

/ 글 Andrew Paul 기자 & 육지훈 기자