ETH-forskare har skapat ett otroligt lätt 18-karat guld, använda en matris av plast i stället för metalliska legeringselement.

Älskare av guldklockor och tunga smycken kommer att bli glada. Föremålen för deras begär kan en dag bli mycket lättare, men utan att tappa något av sitt glitter. Speciellt med klockor, en liten vikt kan göra skillnad. Ingen vill ha en tung klocka på handleden, även om den är gjord av äkta guld. Efter en tid, det blir obehagligt och irriterande.

Tidigare postdoc i ETH -labbet under ledning av Raffaele Mezzenga, Professor i livsmedel och mjuka material, Leonie van 't Hag satte sig för att skapa en ny form av guld som väger ungefär fem till tio gånger mindre än traditionellt 18-karat guld. Den konventionella blandningen är vanligtvis tre fjärdedelar guld och en fjärdedel koppar, med en densitet av cirka 15 g/cm ³ .

Det är inte sant för detta nya lätta guld:dess densitet är bara 1,7 g/cm ³ . Och ändå är det fortfarande 18 karat guld. Hur uppnåddes denna mirakulösa lätthet? Istället för ett metalllegeringselement, van 't Hag, Mezzenga och kollegor använde proteinfibrer och en polymerlatex för att bilda en matris där de inbäddade tunna skivor av guldnanokristaller. Dessutom, det lätta guldet innehåller otaliga små luftfickor som är osynliga för ögat. Forskarnas studie om denna process har just publicerats i tidskriften Avancerade funktionella material .

Så här skapar forskarna det nya lätta guldet:först, de tillsätter ingredienserna till vattnet och skapar en dispersion. Efter tillsats av salt för att göra dispersionen till en gel, sedan byter de ut vattnet i den med alkohol.

Sedan placerar de alkoholgelén i en tryckkammare, där höga tryck och en superkritisk CO ₂ atmosfären möjliggör blandbarhet av alkohol och CO ₂ gas; när trycket släpps, allt gör det till en homogen gossamerliknande aerogel. Värme kan appliceras ytterligare efteråt för att härda plastpolymererna, vilket förvandlar materialet och komprimerar till den slutliga önskade formen, ändå bevara 18 karats sammansättning.

Egenskaper hos ett arbetsstycke i plast

"Detta guld har materialegenskaperna som en plast, "Säger Mezzenga. Om en bit faller på en hård yta, det låter som plast. Men det glittrar som metalliskt guld, och kan poleras och bearbetas till önskad form.

Forskarna kan till och med justera materialets hårdhet genom att ändra guldets sammansättning. De kan också ersätta latexen i matrisen med andra plaster, såsom polypropen. Eftersom polypropen blir flytande vid en viss specifik temperatur, "plastguld" tillverkat med det kan efterlikna guldsmältningsprocessen, ändå vid mycket lägre temperaturer. Vidare, formen på guldnanopartikeln kan ändra materialets färg:"nanoplateletter" ger guldets typiska skimmer, medan sfäriska nanopartiklar av guld ger materialet en violett nyans.

"Som en generell regel, vårt tillvägagångssätt låter oss skapa nästan vilken typ av guld vi än väljer, i linje med önskade egenskaper, "Säger Mezzenga.

Guld för urtillverkning och elektronik

Mezzenga påpekar att medan plastguldet kommer att vara särskilt efterfrågat vid tillverkning av klockor och smycken, det är också lämpligt för kemisk katalys, elektronikapplikationer eller strålningsskärmning. Forskarna har sökt patent på både processen och materialet.

Mezzengas forskare hade redan gjort sig ett namn för en tid sedan med det lättaste guldet i världen – guld som vägde så lite att det kunde flyta ovanpå cappuccinoskum. "Men materialet var för instabilt och gick inte att bearbeta. Den här gången satte vi oss det tydliga målet att skapa ett lättviktsguld som faktiskt också kan bearbetas och användas i de flesta applikationer där guld används idag" säger Mezzenga.