Вперше вченим вдалося створити пінопласт з золота – дотепер найлегшу форму цього благородного металу. Неозброєним оком не помітиш, що золотий пінопласт відрізняється від золота, але він в тисячу разів легший. На диво простий механізм створення матеріалу дає змогу цілеспрямовано змінювати його забарвлення та оптичні властивості.
Зображення: піна золота легша, ніж молочна.
Це може здатися фокусом або оптичним обманом: зверху на горняткові з капучіно плаває золотий самородок. Молочна піна від металу навіть не порозходилася. Це ж неможливо, бо благородний метал, зазвичай, тяжкий! Але в лабораторії на чолі з Рафаелем Мезенгою (Raffaele Mezzenga) та його колегами зі Швейцарської вищої технічної школи Цюріха золото, що плаває, сприймають цілком серйозно.
Саме тут вдалося розробити новий вид пінопласту з золота. Неозброєним оком не помітиш ніякої різниці між золотом-аерогелем і справжнім металом, він навіть блистить металічно. На відміну від звичайного золота, цей – легкий і зроблений людиною. Пінопласт складається з тривимірного золотого плетива, де 98 % – повітря, і лише 2 % – з твердого матеріалу.
Це пояснює його мізерну вагу: «Аерогель у тисячу разів легший, ніж звичайний золотий самородок. Він легший за воду, трошки важчий за повітря», – пояснює Мезенга. Золотий пінопласт – це найлегший з дотепер створених форм золота. Він відповідає майже 20 каратам золота.
Його основа – це волокна молочних протеїнів. Аби виробити пінопласт, учені нагріли молочні протеїни й отримали з них нановолокна, так звані амілоїдні фібрили. Їх дослідники додали до розчину золотої солі. Там протеїнові волокна зв’язалися в хребет, уздовж якого золото викристалізувалося в маленькі частинки. У такий спосіб виникла відносно просто гладенька, гелеподібна золото-волокниста речовина, яку потім підсушили, додавши діоксид вуглецю.
Найбільша перевага матеріалу полягає в тому, що властивості золотого пінопласту можна легко змінювати. «Оптичні ознаки аерогелю сильно залежать від розміру та форми часток металу,– пояснює Гюстав Нюстрюм (Gustav Nyström). Якщо золото кристалізується не до мікрочастинок, а до маленьких наночасток, тоді утворюється темно-червоне золото. Вчені можуть цілеспрямовано змінювати й інші властивості, зокрема спосіб, у який аерогель поглинає та відбиває світло.
Для нового золотого пінопласту знайдеться багато застосувань, переконані вчені. Адже мізерна вага та пориста структура – великі переваги. Матеріал може пригодитися там, де світло мусить поглинатися чи відбиватися, й де потрібен дуже легкий матеріал. Золотий пінопласт знадобиться і для хімічного каталізу. Через те, що пористий матеріал має велику площу, залежні від золота хімічні реакції відбуваються у ньому дуже ефективно.
Й зрештою, з нього можна розробити датчики тиску. «За нормального тиску повітря деякі золоті частинки в матеріалі не рухаються, золотий аерогель не проводить струм, – пояснює Мезанга. – Якщо тиск підвищити, матеріал наче стискається докупи, частинки починають рухатися, й він стає електропровідним».
Forscher erzeugen ersten Schaumstoff aus Gold
Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich), 25/11/2015
Зреферувала Соломія Кривенко
28.11.2015