Wokulski i Geist nie próżnują – stworzono formę złota niemal tak lekką, jak powietrze.
Tak naprawdę za wyczyn odpowiadają naukowcy ze Szwajcarii – wynaleziony metal składa się w 98 procentach z powietrza oraz z 20 karatowego złota i proteiny mlecznej. Choć zachowuje metalowy połysk typowy dla swojego typowego stanu, jako aerożel jest niemal całkowicie pusty w środku. Innymi słowy, wkrótce tombak może stać się zbyteczny. Potencjalne zastosowania wykraczają jednakże poza branżę jubilerską i pokrewne.
Jak twierdzi naukowiec z ETH Zurich, naukowiec materiałowy Raffaele Mezzenga, aerożel jest tysiąckrotnie rzadszy niż typowe stopy złota, co sprawia, iż jest lżejszy od wody i niemal tak lekki jak mieszanina gazów zawarta w powietrzu.
Zespół Mezzengi osiągnął taki stan rzeczy dzięki stworzeniu trójwymiarowej siatki złota, która składa się niemal wyłącznie z porów. Niemniej, 2 procent objętości substancji zawiera w sobie większość jej masy (okupuj aerożel), nie składa się w stu procentach ze złota – ma ono jedynie 80 procent udziału masowego. Cała reszta to nanometrowe wiązki protein mleka. Być może ułożenie złota na powierzchni Latte (widoczne na obrazku) jest swego rodzaju nawiązaniem do tego faktu.
W pierwszej kolejności naukowcy podgrzali proteiny, tak by powstały włókna (dokładniej amyloidowe włókienka), które następnie zmieszano z roztworem soli złota. Połączyło się ono z „mlecznymi niteczkami”, krystalizując się w coraz mniejsze cząstki. W ten sposób powstała żelowa siatka złota. Ze względu na swoją delikatność, nie można było jej po prostu zostawić na powietrzu, by wyschła – zamiast tego, użyto suszenia superkrytycznego, które wykorzystywane jest np. przy produkcji kawy bezkofeinowej.
Co ciekawe, gdy zmieniano warunki w próbce tak, by złoto krystalizowało się w nanocząstki, a nie w większe, mikrocząstki, zaobserwowano zmianę koloru – w ten sposób powstało na przykład złoto ciemnoczerwone.
od lewej: włókienka bez złota, aerożel z mikrocząstkami złota, aerożel z nanocząstkami złota
Możliwość zmiany koloru – a zatem właściwości odbijania i pochłaniania fal świetlnych – sprawia, że zastosowania materiału wykraczają poza produkcję nietypowych ozdób. Ponadto, ze względu na dużą ilość porów, aerożel posiada również olbrzymią powierzchnię wewnętrzną, co może uczynić z niego świetny katalizator (złoto jest wykorzystywane przy wielu reakcjach chemicznych), działający znacznie szybciej niż dotychczasowo wykorzystywane rozwiązanie.
Niestety, w warunkach standardowych aerożel nie przewodzi prądu. Niemniej, pod wysokim ciśnieniem, gdy zostaje „skompresowany” i atomy złota zbliżają się do siebie, sytuacja ulega zmianie.
Złoto, pomimo tego, że kojarzy się przede wszystkim z biżuterią, stosowane jest w wielu dziedzinach życia – choćby w elektronice, sprzęcie diagnostycznym, czy jako wyżej wspomniany katalizator. Miejmy nadzieję, że złoty aerożel pozwoli kiedyś na zwiększenie efektywności urządzeń i procesów technicznych wykorzystywanych w praktyce.
[źródło i grafika: sciencealert.com]
