Wissenschaftler entwickeln Gold, das so leicht ist wie Milchschaum
Forschern der ETH Zürich ist es gelungen, einen Schaumstoff aus echten Gold herzustellen. Das Produkt besteht zu zwei Teilen aus festem Material und zu 98 Teilen aus Luft. Dies könnte für die Uhren- und Schmuckindustrie ebenso interessant sein wie für die chemische Katalyse.
Nur von außen betrachtet ist der Gold-Schaumstoff kaum von einem gewöhnlichen Goldnugget zu unterscheiden. In Farbe, Form und in der Art, wie es glänzt, sind keine Unterschiede mit bloßem Auge festzustellen. Doch die Beschaffenheit des neuen Goldes ist eine andere. Unter der Leitung von Raffaele Mezzenga, Professor für Lebensmittel und weiche Materialien an der ETH Zürich, ist eine Art Schaumstoff aus Gold entwickelt worden.
Die Schweizer Wissenschaftler sprechen vom leichtesten Goldklumpen der Welt. „Das sogenannte Aerogel ist tausendmal leichter als ein herkömmliches Goldnugget“, so Mezzenga. „Es ist leichter als Wasser und beinahe so leicht wie Luft.“ Nimmt man das Gold in die Hand, ist es weich und lässt sich verformen. Am ehesten würde man von einem Goldgeflecht sprechen, das vor allem aus Poren und nicht aus Material besteht.
Das Aerogel besteht tatsächlich zu 98 Teilen aus Luft und nur zu zwei Teilen aus festem Material. Bei dem festen Material handelt es sich um gut vier Fünftel Gold und ein Fünftel Milchproteinfasern. Der Wert liegt bei 20 Karat.
Für das leichteste Gold der Welt wurden zunächst die Milchproteine erhitzt, um ganz feine Proteinfasern im Nanometerbereich herzustellen. Taucht man diese anschließend in eine Lösung aus Goldsalz, „vernetzten sich die Proteinfasern zu einem Grundgerüst entlang dessen das Gold gleichzeitig zu kleinen Partikeln auskristallisierte“. Ein gelartiges Goldfasernetz entstand.
„Eine der grossen Herausforderungen war, dieses feine Netzwerk zu trocknen, ohne es dabei zu zerstören“, sagt Gustav Nyström, Oberassistent in der Gruppe und Erstautor der entsprechenden Studie in der Fachzeitschrift „Advanced Materials“. Die Wissenschaftler ließen die Fasern nicht einfach an der Luft trocknen. Hier war die Gefahr zu groß, dass dadurch die feine Struktur des Goldes beschädigt werden könnte. Ein Trocknungsprozess mit Kohlendioxid war die Lösung.
„Die optischen Eigenschaften von Gold hängen stark von der Grösse und Form der Goldpartikel ab“, so Nyström. „Wir können daher die Farbe des Materials verändern.“ Wenn man dafür sorge, dass das Gold nicht zu Mikropartikeln, sondern zu kleineren Nanopartikeln auskristallisiere, entstehe dunkelrotes Gold. Aber nicht nur die Farbe, sondern auch optische Eigenschaften wie die Absorption und Reflexion können so beeinflusst werden.
Das geringe Gewicht und die Verformbarkeit des Schaumstoff-Goldes sprechen für einen Einsatz des Goldes in der Uhren- und Schmuckproduktion. „Eine weitere Anwendung ist die chemische Katalyse, wie die Wissenschaftler in ihrer Arbeit zeigten.“ Da das hochporöse Material eine riesige Oberfläche hat, laufen darin von der Anwesenheit von Gold abhängige chemische Reaktionen sehr effizient ab. Interessant könnte das Aerogel auch in Sachen Strom sein. „Bei normalem Luftdruck berühren sich die einzelnen Goldpartikel im Material nicht, das Goldaerogel leitet Strom nicht“, sagt Mezzenga. „Wird der Druck jedoch erhöht, das Material quasi zusammengepresst, beginnen sich die Partikel zu berühren, das Material wird leitfähig.“
