(Phys.org)-Lite påminner om Terminator T-1000, ett nytt material skapat av Cornell-forskare är så mjukt att det kan flyta som en vätska och sedan, underligt, återgå till sin ursprungliga form.

Istället för flytande metall, det är en hydrogel, ett nät av organiska molekyler med många små tomma utrymmen som kan absorbera vatten som en svamp. Det kvalificerar sig som ett "metamaterial" med egenskaper som inte finns i naturen och kan vara det första organiska metamaterialet med mekaniska metaegenskaper.

Hydrogeler har redan övervägts för användning vid läkemedelstillförsel - utrymmena kan fyllas med läkemedel som frigörs långsamt när gelen bryts ned biologiskt - och som ramverk för återuppbyggnad av vävnad. Möjligheten att forma en gel till en önskad form utökar möjligheterna ytterligare. Till exempel, en läkemedelsinfunderad gel kan bildas för att exakt passa utrymmet inuti ett sår.

Dan Luo, professor i biologisk och miljöteknik, och kollegor beskriver deras skapelse i tidningen 2 december Naturnanoteknik .

Den nya hydrogeln är gjord av syntetiskt DNA. Förutom att vara de saker som generna är gjorda av, DNA kan fungera som en byggsten för självmonterande material. Enstaka strängar av DNA kommer att låsa sig på andra enskilda stativ som har komplementär kodning, som små ekologiska legos. Genom att syntetisera DNA med noggrant arrangerade kompletterande sektioner skapade Luos forskargrupp tidigare korta stativ som länkar till former som kors eller Y, som i sin tur går samman i ändarna för att bilda maskliknande strukturer för att bilda den första framgångsrika all-DNA-hydrogeln. Försöker ett nytt tillvägagångssätt, de blandade syntetiskt DNA med enzymer som får DNA att replikera sig själv och förlänga sig till långa kedjor, att göra en hydrogel utan DNA-kopplingar.

"Under denna process trasslar de in sig, och intrasslingen producerar ett 3D-nätverk, "Förklarade Luo. Men resultatet var inte vad de förväntade sig:Hydrogeln som de gjorde flyter som en vätska, men när den placeras i vatten återgår den till formen av behållaren i vilken den bildades.

"Detta var inte av design, " sa Luo.

Undersökning under ett elektronmikroskop visar att materialet består av en massa små sfäriska "fågelbon" av trassligt DNA, cirka 1 mikron (miljonedel av en meter) i diameter, ytterligare sammanfogade med varandra av längre DNA -kedjor. Den beter sig ungefär som en massa gummiband limmade ihop:Den har en inneboende form, men kan sträckas ut och deformeras.

Exakt hur detta fungerar "undersöks fortfarande, " sa forskarna, men de teoretiserar att de elastiska krafterna som håller formen är så svaga att en kombination av ytspänning och gravitation övervinner dem; gelén hänger bara i en lös klump. Men när den är nedsänkt i vatten, ytspänningen är nästan noll - det finns vatten inifrån och ut - och flytkraften avbryter tyngdkraften.

För att demonstrera effekten, forskarna skapade hydrogeler i formar formade som bokstäverna D, N och A. Hällt ut ur formarna, gelerna blev amorfa vätskor, men i vatten förvandlades de tillbaka till bokstäverna. Som en möjlig applikation, teamet skapade en vattenaktiverad strömbrytare. De gjorde en kort cylindrisk gel infunderad med metallpartiklar placerade i ett isolerat rör mellan två elektriska kontakter. I flytande form når gelen båda ändarna av röret och bildar en krets. När vatten tillsätts. gelén återgår till sin kortare form som inte når båda ändarna. (Experimentet görs med destillerat vatten som inte leder elektricitet.)

DNA:t som används i detta arbete har en slumpmässig sekvens, och endast enstaka tvärbindning observerades, Sa Luo. Genom att designa DNA:t för att länka på särskilda sätt hoppas han kunna ställa in egenskaperna hos den nya hydrogelen.