(Phys.org) —Ett team av forskare under ledning av professor Raffaele Mezzenga har skapat ett hybridmaterial av guld och mjölkproteiner som ser ut som ett oblattunt bladguld. Tack vare dess egenskaper, den kan användas i ett stort antal applikationer från gastronomi till smyckesindustrin.

Raffaele Mezzenga, professor i mat och mjuka material, kom på idén om "guldpapper" för ett år sedan. Just då, hans grupp arbetade på ett ovanligt hybridmaterial, en oblattunt, pappersliknande blandning av grafen och proteinfibrer (se ETH Life-rapport). Receptet är universellt applicerbart och relativt enkelt:man blandar myomföremål med plattliknande enheter i en vattenlösning och filtrerar blandningen med hjälp av vakuum. Plattorna och fibrerna samlas och förblir på filtret som en tunn film.

Som ett resultat, Mezzenga satte två av hans teammedlemmar, Chaoxu Li och Sreenath Bolisetty, uppgiften att framställa ett slags bladguld av proteinfibrer och guldplåtar. För det första, forskarna var tvungna att tillverka fibrerna genom att sträcka dem naturligt från mjölkklotformade proteiner, det så kallade beta-laktoglobulinet, med hjälp av värme och syra. Som alla proteiner, mjölkproteiner är också sammansatta av en kedja av många individuella aminosyror som bildar komplexa kompakta strukturer under naturliga förhållanden. Värme eller kemikalier bryter upp den kompakta konfigurationen, får kedjorna att lossna.

Guldmonokristaller och fibrer bundna

Flera av dessa mjölkproteinfibrer organiserar sig sedan i tjockare, spiralformade fibrer. Forskarna tillsatte guld i form av ett salt till den sura lösningen av fibrerna. Proteinfibrerna gör att guldet kan reduceras till små plattor med en diameter på en mikrometer och en tjocklek på 100 nanometer. Guldet växer som en så kallad monokristall och guldjonerna bildar ett kristallgitter helt utan defekter.

Guldplattor och fibrer samlas sedan i lager. Den tunna filmen som blir kvar efter filtrering bildas på ungefär samma sätt som papper från cellulosa. Det nya hybridmaterialet är mycket stabilt, men ändrar anmärkningsvärt dess fysikaliska och optiska egenskaper när den kommer i kontakt med vatten.

Hybrid matdekoration

Mezzenga ser en första tillämpning inom gastronomi. I kulinariska tillämpningar, rent guld har en godkänd E-nummerkod (E-175) som tillåter användning som tillsats i livsmedel och bladguld har faktiskt länge använts för att dekorera desserter, drycker och annan speciallagad mat. Eftersom det nya hybridmaterialet är tillverkat av guld och dietproteiner, forskarna räknar inte med några hinder för att använda den för kulinariska ändamål, vilket avsevärt minskar kostnaden för att använda rent guld.

Ännu mer intressant, dock, är de ovanliga optiska egenskaperna hos "guldpappret", speciellt som guldet finns som monokristaller. Dessa egenskaper förändras beroende på pH-värdet, till exempel, vilket innebär att hybridmaterialet kan användas för surhetsmätningar i sensorer. "Papper" är också ledande i varierande grad beroende på dess sammansättning och lämpar sig för tillämpningar inom mikroelektronik.

Urtavla av laktogoldblad

Eftersom, till synes, guldpappret kan knappt skiljas från bladguld – det har guldets lyster och färg – det kan också vara intressant för klock- och smyckesindustrin, vilket skulle kunna minska deras efterfrågan på den ädla metallen med proteinbladguld. För att imitera bladguld, hybridmaterialet behöver bara en tredjedel viktprocent guld. Det nya materialet skulle alltså bara vara biljetten för att guldplätera siffrorna på armbandsurs framsidor, till exempel. "När man tänker på hur mycket rent guld kostar, detta nya material gör en enorm skillnad, säger ETH-Zürich-professorn. Å ena sidan, det skulle kunna bidra till att minska den globala efterfrågan på guld och därmed lätta på trycket på naturresurser. å andra sidan, hybridmaterialet breddar användningsområdena för metallen.

Forskarna har ansökt om patent på sin uppfinning. Mezzenga hoppas att industrin ska visa intresse för det nya materialet. "Guld är ett känsligt ämne. Ändå, potentialen för applikationer är enorm."