Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Eine neue Form von echtem Gold, fast so leicht wie Luft

25.11.2015

Forschende der ETH Zürich schufen einen Schaumstoff aus echtem Gold. Es ist die leichteste Form des Edelmetalls, die je hergestellt wurde. Sie ist tausendmal leichter als herkömmliches Gold und von diesem mit blossem Auge kaum zu unterscheiden. Anwendungsmöglichkeiten dafür gibt es viele.

Ein Nugget aus echtem Gold, so leicht, dass es in einer Tasse Cappuccino nicht untergeht, sondern auf dem Milchschaum schwebt – was unglaublich klingt, haben Forschende der ETH Zürich tatsächlich geschaffen. Wissenschaftler unter der Leitung von Raffaele Mezzenga, Professor für Lebensmittel und weiche Materialien, stellten eine neue Art Schaumstoff aus Gold her, ein dreidimensionales Goldgeflecht, das zu einem Grossteil aus Poren besteht.


Auch wenn es unglaublich klingt: Hier handelt es sich um echte Fotografien, bei denen nicht getrickst wurde. Der Schaumstoff aus 20 Karat Gold ist zum Beispiel leichter als Milchschaum.

Gustav Nyström und Raffaele Mezzenga / ETH Zürich

Es handelt sich dabei um den leichtesten je geschaffenen Goldklumpen. «Das sogenannte Aerogel ist tausendmal leichter als ein herkömmliches Goldnugget. Es ist leichter als Wasser und beinahe so leicht wie Luft», sagt Mezzenga.

Von blossem Auge ist die neue Gold-Form kaum von herkömmlichem Gold zu unterscheiden – auch das Aerogel glänzt metallisch. Im Unterschied zur herkömmlichen Form ist es jedoch weich und von Hand verformbar. Es besteht zu 98 Teilen aus Luft, nur zu zwei Teilen aus festem Material. Und von diesem festen Material sind gut vier Fünftel Gold, bei knapp einem Fünftel handelt es sich um Milchprotein-Fasern. Dies entspricht 20 Karat Gold.

Trocknung als Herausforderung

Die Wissenschaftler schufen den porösen Stoff, indem sie zunächst Milchproteine erhitzten, um daraus Nanometer-feine Proteinfasern (amyloide Fibrillen) herzustellen. Diese gaben sie in eine Lösung aus Goldsalz. Darin vernetzten sich die Proteinfasern zu einem Grundgerüst entlang dessen das Gold gleichzeitig zu kleinen Partikeln auskristallisierte. So entstand ein gelartiges Goldfasernetz.

«Eine der grossen Herausforderungen war, dieses feine Netzwerk zu trocknen, ohne es dabei zu zerstören», erklärt Gustav Nyström, Oberassistent in der Gruppe von Mezzenga und Erstautor der entsprechenden Studie in der Fachzeitschrift «Advanced Materials». Da das Trocknen an der Luft die feine Struktur des Goldes beschädigen könnte, wichen die Wissenschaftler auf einen schonenden und aufwendigen Trocknungsprozess mithilfe von Kohlendioxid aus. Sie arbeiteten dazu zusammen mit Forschern aus der Gruppe von Marco Mazzotti, Professor für Verfahrenstechnik.

Dunkelrotes Gold

Die gewählte Methode, bei der die Goldpartikel direkt bei der Herstellung des Aerogel-Proteingrundgerüsts auskristallisiert werden (und nicht etwa zu einem bestehenden Grundgerüst hinzugegeben werden), ist neu. Der grosse Vorteil der Methode: Sie erlaubt auf einfache Art, ein gleichmässiges Goldaerogel zu erhalten.

Ausserdem bietet die Herstellungstechnik den Wissenschaftlern viele Möglichkeiten, auf einfache Weise die Eigenschaften des Goldes bewusst zu beeinflussen. «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 wir dafür sorgen, dass das Gold nicht zu Mikropartikeln sondern zu kleineren Nanopartikeln auskristallisiert, entsteht dunkelrotes Gold.» Nicht nur die Farbe, auch weitere optische Eigenschaften wie die Absorption und Reflexion können die Wissenschaftler auf diese Weise beeinflussen.

Das neue Material könne dort zum Einsatz kommen, wo bereits heute Gold gebraucht werde, sagt Mezzenga. Die Eigenschaften des Stoffes wie zum Beispiel das geringere Gewicht, der kleinere Materialbedarf oder der poröse Aufbau brächten Vorteile. Der Einsatz in Uhren und Schmuck sind nur eine Möglichkeit. 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 Reaktion sehr effizient ab. Ausserdem könnte das Material dort zum Einsatz kommen, wo Licht absorbiert oder reflektiert werden soll. Und schliesslich kann man daraus Drucksensoren herstellen. «Bei normalem Luftdruck berühren sich die einzelnen Goldpartikel im Material nicht, das Goldaerogel leitet Strom nicht», erklärt Mezzenga. «Wird der Druck jedoch erhöht, das Material quasi zusammengepresst, beginnen sich die Partikel zu berühren, das Material wird leitfähig.»

Literaturhinweis

Nyström G, Fernández-Ronco MP, Bolisetty S, Mazzotti M, Mezzenga R: Amyloid Templated Gold Aerogels. Advanced Materials, 23. November 2015, doi: 10.1002/adma.201503465 [http://dx.doi.org/10.1002/adma.201503465]

Weitere Informationen:

https://www.ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2015/11/eine-neue-...

Fabio Bergamin | ETH Zürich

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Fachhochschule Südwestfalen entwickelt innovative Zinklamellenbeschichtung
13.07.2018 | Fachhochschule Südwestfalen

nachricht 3D-Druck: Stützstrukturen verhindern Schwingungen bei der Nachbearbeitung dünnwandiger Bauteile
12.07.2018 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Im Focus: First evidence on the source of extragalactic particles

For the first time ever, scientists have determined the cosmic origin of highest-energy neutrinos. A research group led by IceCube scientist Elisa Resconi, spokesperson of the Collaborative Research Center SFB1258 at the Technical University of Munich (TUM), provides an important piece of evidence that the particles detected by the IceCube neutrino telescope at the South Pole originate from a galaxy four billion light-years away from Earth.

To rule out other origins with certainty, the team led by neutrino physicist Elisa Resconi from the Technical University of Munich and multi-wavelength...

Im Focus: Magnetische Wirbel: Erstmals zwei magnetische Skyrmionenphasen in einem Material entdeckt

Erstmals entdeckte ein Forscherteam in einem Material zwei unabhängige Phasen mit magnetischen Wirbeln, sogenannten Skyrmionen. Die Physiker der Technischen Universitäten München und Dresden sowie von der Universität zu Köln können damit die Eigenschaften dieser für Grundlagenforschung und Anwendungen gleichermaßen interessanten Magnetstrukturen noch eingehender erforschen.

Strudel kennt jeder aus der Badewanne: Wenn das Wasser abgelassen wird, bilden sie sich kreisförmig um den Abfluss. Solche Wirbel sind im Allgemeinen sehr...

Im Focus: Neue Steuerung der Zellteilung entdeckt

Wenn eine Zelle sich teilt, werden sämtliche ihrer Bestandteile gleichmässig auf die Tochterzellen verteilt. UZH-Forschende haben nun ein Enzym identifiziert, das sicherstellt, dass auch Zellbestandteile ohne Membran korrekt aufgeteilt werden. Ihre Entdeckung eröffnet neue Möglichkeiten für die Behandlung von Krebs, neurodegenerative Krankheiten, Alterungsprozessen und Virusinfektionen.

Man kennt es aus der Küche: Werden Aceto balsamico und Olivenöl miteinander vermischt, trennen sich die beiden Flüssigkeiten. Runde Essigtropfen formen sich,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Interdisziplinäre Konferenz: Diabetesforscher und Bioingenieure diskutieren Forschungskonzepte

13.07.2018 | Veranstaltungen

Conference on Laser Polishing – LaP: Feintuning für Oberflächen

12.07.2018 | Veranstaltungen

Materialien für eine Nachhaltige Wasserwirtschaft – MachWas-Konferenz in Frankfurt am Main

11.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vertikales Begrünungssystem Biolit Vertical Green<sup>®</sup> auf Landesgartenschau Würzburg

16.07.2018 | Architektur Bauwesen

Feinstaub macht Bäume anfälliger gegen Trockenheit

16.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Krebszellen Winterschlaf halten

16.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics