In meiner Forschungsgruppe am Caltech untersuche ich neue Eigenschaften von Materialien, die entstehen, wenn man nanoskalige Bausteine nimmt und sie in 3D-Strukturen organisiert, die als Architekturen bekannt sind. Ich sage voraus, dass Architekturmaterialien – Substanzen, die von der Nanoskala bis zu nützlichen Eigenschaften aufgebaut sind – schließlich konventionelle Materialien ersetzen werden, nicht nur in Wissenschaft und Technik, sondern in vielen Bereichen des täglichen Lebens.
In letzter Zeit haben Fortschritte im 3D-Druck und anderen Formen der additiven Fertigung es möglich gemacht, mikro- und nanoskalige Bausteine der Materie mit großer Präzision zu komplexen Strukturen zu organisieren. Wir können jetzt neue Materialien aus Komponenten herstellen, die von etwas mehr als 100 Atomen bis hin zu mehreren Millimetern Größe reichen.
Das bedeutet, dass Wissenschaftler historisch miteinander verbundene Eigenschaften entkoppeln können. Zum Beispiel sind starke Materialien normalerweise schwer, und isolierende Materialien wie Geschirr sind oft spröde. Aber wenn Keramik und Glas konstruiert werden, indem feste Materialblöcke durch eine Struktur gleicher Größe aus kleinen Streben ersetzt werden, können sie sich wie ein Schwamm verformen und neu bilden.
Und es gibt noch mehr – architektonische Materialien können sich als Reaktion auf einen vorprogrammierten Auslöser in Raum und Zeit entwickeln. Sie können sich in verschiedene Formen verwandeln, um auf eine neue Umgebung oder einen Reiz zu reagieren oder sich anzupassen. Sie können dazu gebracht werden, Gegenstände zu lösen, indem sie ihren Griff lockern, wenn sie erhitzt werden, oder an bestimmten Stellen auseinanderbrechen, wenn sie belastet werden.
Dieser Essay ist Teil des Pakets 2022 Innovators Under 35 des MIT Technology Review, das die vielversprechendsten jungen Menschen auszeichnet, die heute im Technologiebereich arbeiten. Sehen Sie sich hier die vollständige Liste an oder erkunden Sie unten die Gewinner in dieser Kategorie.