SAMOCVET.com - ВСЕ О КАМНЯХ И МИНЕРАЛАХ

Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха создали новый тип пены из настоящего золота. Это самый лёгкий вид материалов, когда-либо созданный из драгоценных металлов: он в тысячу раз легче обычной формы золота.

Ультралёгкий материал общей массой в 20 каратов не тонет даже в пенке капучино.

20 карат нового золота оказались легче молочной пенки, лепестков цветка и пера
(фото Gustav Nystrom, Raffaele Mezzenga/ETH Zurich

Исследовательская группа, возглавленная Раффаэле Мецценгой (Raffaele Mezzenga), создала новый вид пены из золота, которая в основном состоит из пор.

"Так называемый аэрогель в тысячу раз легче, чем обычные золотые сплавы. Он легче, чем вода, и почти такой же лёгкий, как воздух", – говорит Мецценга.

Волокна молочного белка и соль, содержащая золото, – исходные материалы для золотой пены
(иллюстрация Nystrom G et al./Advanced Materials 2015).

Невооружённым глазом новую форму золота непросто отличить от обычного драгметалла. Аэрогель даже обладает металлическим блеском. Однако он достаточно мягкий и податливый: на 98% он состоит из воздуха и лишь на 2% — из твёрдого материала. Этот твёрдый материал, в свою очередь, примерно на четыре пятых состоит из золота и менее, чем на одну пятую – из волокон молочного белка.

Учёные создали пористый материал, нагрев молочные белки для получения белковых волокон нанометровой толщины, которые затем были помещены в раствор соли, содержащей ионы золота. Белковые волокна переплелись и создали каркас, на котором золото кристаллизовалось в мелкие частицы. В итоге образовалась гелеобразная структура с сетью золота внутри.

Пена из молочного белка (сверху), с золотыми микрочастицами (в середине) и с наночастицами золота (внизу)
(фото Nystrom G et al./Advanced Materials 2015).

"Одна из основных сложностей заключалась в том, что полученную сеть необходимо было высушить, не разрушая, – объясняет один из авторов исследования Густав Нистрём (Gustav Nyström). – Сушка с помощью воздуха может привести к повреждению тонкой золотой структуры, поэтому мы сушили материал с помощью диоксида углерода".

Частицы золота кристаллизовались непосредственно в процессе изготовления аэрогеля (а не наносились на структуру позднее, как это обычно делается). Такой метод является инновационным, и главное его преимущество в том, что с его помощью достаточно легко получить однородный золотой аэрогель, имитирующий золотые сплавы.

Технология производства также даёт учёным разнообразные возможности влиять на свойства золота.

"Оптические свойства золота сильно зависят от размера и формы золотых частиц, – отмечает Нистрём. – Таким образом можно менять даже цвет материала. Когда мы изменили условия реакции и сделали так, что золото не кристаллизовалось в микрочастицы, а становилось более мелкими наночастицами, это привело к появлению золота тёмно-красного цвета. С помощью этого способа мы можем влиять не только на цвет, но и на другие оптические свойства, например, поглощение или отражательные способности".

Новый материал в будущем может быть использован в различных областях, где в настоящее время используется золото. Свойства вещества, в том числе его малый вес и пористая структура, дают особые преимущества. Применение при изготовлении часов и ювелирных изделий – лишь одна из возможностей.

Также учёные могут использовать материал в химическом катализе при проведении химических реакций, требующих наличия золота. Кроме того, материал может быть использован в системах, использующих поглощение или отражение света.

Наконец, золотой аэрогель также может использоваться при изготовлении датчиков. При нормальном атмосферном давлении отдельные частицы золота в материале не соприкасаются, так что золотой аэрогель не проводить электричество. Однако, когда давление повышается, материал сжимается и частицы начинают соприкасаться, в результате чего материал становится проводником.

Описание необычной формы золота было опубликовано журналом Advanced Materials.