Gold ist ein Material, das Menschen seit Jahrhunderten fasziniert. Es ist relativ selten, einfach zu formen, leitet Elektrizität und Hitze und ist darüber hinaus noch sehr schön anzuschauen. Aus diesen Gründen ordnen wir dem Edelmetall einen hohen wirtschaftlichen Wert zu. Normalerweise ist Gold ein Material mit einer hohen Dichte und dementsprechend schwer. Deshalb ist es etwas überraschend, dass Forscher der ETH Zürich kürzlich ein Aerogel aus Gold vorgestellt haben, das so leicht ist, dass es auf der Oberfläche eines Cappuccinos schwimmt.


Foto: ETH Zürich
Foto: ETH Zürich

Leichtes Aerogel aus 83 Prozent Gold

Diese neue Form von Gold ist ca. 1000 Mal leichter als die konventionelle Form von Gold, sieht allerdings genauso aus. Das Material ist leichter als Wasser, seine Dichter kommt nahe an die Dichte von Luft heran. Es ist so weich, dass es von Hand verformt werden kann. Sogar der Wert des Materials bleibt in der Nähe des Werts von konventionellen Gold, da das Gel zu 83 Prozent aus reinem Gold besteht. Der Rest besteht aus porösem, mit Luft gefüllten Raum und etwas Milch.

Im Herstellungsprozess werden Milchproteine erhitzt bis sie Fasern im Nanometerbereich bilden, die als Amyloidfibrillen bezeichnet werden. Diese werden dann in eine Lösung mit positiv geladenen Gold-Ionen getaucht. Während die Lösung verdunstet, ordnen sich die Amyloidfibrillen von selbst zu einem dreidimensionalen Netz, an dem das Gold kristallisieren kann. So entsteht die poröse Struktur des Materials. Für den delikaten Prozess wäre eine Lufttrocknung denkbar ungeeignet, weshalb die Forscher sich für einen langsamen Trockenprozess mit Kohlenstoffdioxid entschieden.


Einsatzmöglichkeiten in der Industrie

Derartige Aerogels werden oft auch als “Frozen Smoke” bezeichnet. Es handelt sich um synthetisch hergestellte Feststoffe, die anstatt einer flüssigen Komponente Luft enthalten. Daraus resultiert die geringe Dichte solcher Materialien. Anders als der Name nahelegt handelt es sich bei Aerogels also nicht wirklich um Gels. Im Falle des Gold-Aerogels können sogar die optischen Eigenschaften beeinflusst werden.

The optical properties of gold depend strongly on the size and shape of the gold particles. Therefore we can even change the color of the material. When we change the reaction conditions in order that the gold doesn’t crystallize into microparticles but rather smaller nanoparticles, it results in a dark-red gold”, so Gustav Nyström von der ETH Zürich.

Neben seinem offensichtlichen Nutzen für die Schmuckindustrie hat das Gold-Edelmetall noch andere Einsatzpotentiale. Gold ist ein chemischer Katalysator, kann also chemische Reaktion beschleunigen und so in der Industrie zum Einsatz kommen. Mit seiner großen Oberfläche hat das Aerogel diesbezüglich besonders großes Potential. Außerdem kann es als drucksensitiver elektrischer Leiter dienen. Unter normalem Druck berühren sich die Goldpartikel in dem Gel nicht, es leitet also nicht. Unter großem Druck verändert sich das und das Gel wird leitfähig.

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