Une nouvelle forme d'or véritable, presque aussi légère que l'air
Des chercheurs de l'ETH Zurich ont créé une mousse en or véritable. Il s'agit de la forme la plus légère de métal précieux jamais fabriquée. Elle est mille fois plus légère que l'or traditionnel et se distingue à peine de celui-ci à l'?il nu. Les possibilités d'application sont nombreuses.
Une pépite d'or véritable, si légère qu'elle ne coule pas dans une tasse de cappuccino, mais flotte sur la mousse de lait - ce qui semble incroyable, des chercheurs de l'ETH Zurich l'ont réellement créée. Les scientifiques, sous la direction de Raffaele Mezzenga, professeur de denrées alimentaires et de matériaux souples, ont fabriqué un nouveau type de mousse en or, un réseau d'or tridimensionnel composé en grande partie de pores. Il s'agit de la pépite d'or la plus légère jamais créée. "Ce qu'on appelle l'aérogel est mille fois plus léger qu'une pépite d'or traditionnelle. Il est plus léger que l'eau et presque aussi léger que l'air", explique Mezzenga.
? l'?il nu, il est difficile de distinguer la nouvelle forme d'or de l'or traditionnel - l'aérogel brille lui aussi d'un éclat métallique. Mais à la différence de la forme traditionnelle, il est souple et déformable à la main. Il est composé à 98 % d'air et à deux % seulement de matériau solide. Et sur ce matériau solide, quatre cinquièmes sont de l'or, un cinquième à peine sont des fibres de protéines de lait. Cela correspond à 20 carats d'or.
Le séchage, un défi
Les scientifiques ont créé cette substance poreuse en chauffant d'abord des protéines de lait pour en faire des fibres protéiniques de taille nanométrique (fibrilles amylo?des). Ils les ont ensuite placées dans une solution de sel d'or. Dans cette solution, les fibres protéiques se sont réticulées en une structure de base le long de laquelle l'or s'est cristallisé en petites particules. C'est ainsi qu'est né un réseau de fibres d'or sous forme de gel.
"L'un des grands défis a été de sécher ce fin réseau sans le détruire", explique Gustav Nystr?m, ma?tre-assistant dans le groupe de Mezzenga et premier auteur de l'étude correspondante publiée dans la revue spécialisée "Advanced Materials". Le séchage à l'air risquant d'endommager la structure fine de l'or, les scientifiques ont opté pour un processus de séchage doux et complexe à l'aide de dioxyde de carbone. Pour ce faire, ils ont collaboré avec des chercheurs du groupe de Marco Mazzotti, professeur de génie des procédés.
De l'or rouge foncé
La méthode choisie, qui consiste à cristalliser les particules d'or directement lors de la fabrication du squelette protéique de l'aérogel (et non à les ajouter à un squelette existant), est nouvelle. Le grand avantage de cette méthode est qu'elle permet d'obtenir facilement un aérogel d'or uniforme.
En outre, la technique de fabrication offre aux scientifiques de nombreuses possibilités d'influencer consciemment et simplement les propriétés de l'or. "Les propriétés optiques de l'or dépendent fortement de la taille et de la forme des particules d'or", explique Nystr?m. "Nous pouvons donc modifier la couleur du matériau. Si nous veillons à ce que l'or ne cristallise pas en microparticules mais en nanoparticules plus petites, nous obtenons de l'or rouge foncé". Les scientifiques peuvent influencer de cette manière non seulement la couleur, mais aussi d'autres propriétés optiques comme l'absorption et la réflexion.
Le nouveau matériau pourrait être utilisé là où l'on a déjà besoin d'or aujourd'hui, explique Mezzenga. Les propriétés de la matière, comme par exemple son poids plus faible, la réduction des matériaux nécessaires ou la structure poreuse, présentent des avantages. L'utilisation dans les montres et les bijoux n'est qu'une possibilité parmi d'autres. Une autre application est la catalyse chimique, comme l'ont montré les scientifiques dans leur travail. Comme le matériau hautement poreux a une surface énorme, les réactions chimiques qui dépendent de la présence d'or s'y déroulent très efficacement. En outre, le matériau pourrait être utilisé là où la lumière doit être absorbée ou réfléchie. Enfin, il peut être utilisé pour fabriquer des capteurs de pression. "Sous une pression atmosphérique normale, les différentes particules d'or dans le matériau ne se touchent pas, l'aérogel d'or ne conduit pas l'électricité", explique Mezzenga. "Mais si la pression est augmentée, si le matériau est pour ainsi dire comprimé, les particules commencent à se toucher et le matériau devient conducteur".
Référence bibliographique
Nystr?m G, Fernández-Ronco MP, Bolisetty S, Mazzotti M, Mezzenga R : Aérogels d'or plaqués amylo?des. Advanced Materials, 23 novembre 2015, doi : page externe10.1002/adma.201503465