Una nuova forma di oro vero, leggero quasi come l'aria
I ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno creato una schiuma fatta di oro vero. Si tratta della forma più leggera del metallo prezioso mai prodotta. ? mille volte più leggera dell'oro convenzionale e può essere difficilmente distinta da esso a occhio nudo. Le applicazioni possibili sono molteplici.
Una pepita d'oro vero, così leggera da non affondare in una tazza di cappuccino, ma da galleggiare sulla schiuma del latte: i ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno creato ciò che sembra incredibile. Gli scienziati guidati da Raffaele Mezzenga, professore di Alimenti e materiali morbidi, hanno prodotto un nuovo tipo di schiuma d'oro, una maglia d'oro tridimensionale costituita in gran parte da pori. Si tratta del grumo d'oro più leggero mai creato. "Il cosiddetto aerogel è mille volte più leggero di una pepita d'oro convenzionale. ? più leggero dell'acqua e quasi quanto l'aria", spiega Mezzenga.
A occhio nudo, il nuovo stampo d'oro è difficilmente distinguibile dall'oro tradizionale: anche l'aerogel ha una lucentezza metallica. A differenza della forma convenzionale, però, è morbido e può essere modellato a mano. ? composto da 98 parti di aria e solo due parti di materiale solido. Di questo materiale solido, ben quattro quinti sono oro e poco meno di un quinto sono fibre di proteine del latte. Ciò corrisponde a 20 carati d'oro.
L'essiccazione come sfida
Gli scienziati hanno creato il materiale poroso riscaldando prima le proteine del latte per produrre fibre proteiche di dimensioni nanometriche (fibrille amiloidi). Hanno poi posto queste ultime in una soluzione di sale d'oro. In questa soluzione, le fibre proteiche si sono reticolate formando una spina dorsale lungo la quale l'oro si è cristallizzato in piccole particelle. Il risultato è stato una rete di fibre d'oro simile a un gel.
"Una delle grandi sfide era asciugare questa rete sottile senza distruggerla", spiega Gustav Nystr?m, assistente in capo del gruppo di Mezzenga e primo autore dello studio pubblicato sulla rivista "Advanced Materials". Poiché l'essiccazione all'aria potrebbe danneggiare la struttura fine dell'oro, gli scienziati hanno optato per un processo di essiccazione delicato e complesso utilizzando l'anidride carbonica. Hanno collaborato con i ricercatori del gruppo di Marco Mazzotti, professore di ingegneria dei processi.
Oro rosso scuro
Il metodo scelto, in cui le particelle d'oro vengono cristallizzate direttamente durante la produzione della spina dorsale proteica dell'aerogel (e non aggiunte a una spina dorsale esistente), è nuovo. Il grande vantaggio del metodo è che permette di ottenere un aerogel d'oro uniforme in modo semplice.
Inoltre, la tecnologia di produzione offre agli scienziati molte opportunità per influenzare consapevolmente le proprietà dell'oro in modo semplice. "Le proprietà ottiche dell'oro dipendono fortemente dalle dimensioni e dalla forma delle particelle d'oro", spiega Nystr?m. "Possiamo quindi cambiare il colore del materiale. Se facciamo in modo che l'oro si cristallizzi in nanoparticelle più piccole piuttosto che in microparticelle, il risultato è un oro rosso scuro". Gli scienziati possono influenzare in questo modo non solo il colore, ma anche altre proprietà ottiche come l'assorbimento e la riflessione.
Secondo Mezzenga, il nuovo materiale potrebbe essere utilizzato laddove l'oro è già oggi necessario. Le proprietà del materiale, come il peso ridotto, la minore necessità di materiale e la struttura porosa, offrono vantaggi. Il suo utilizzo in orologi e gioielli è solo una delle possibilità. Un'altra applicazione è la catalisi chimica, come hanno dimostrato gli scienziati nel loro lavoro. Poiché il materiale altamente poroso ha un'enorme superficie, le reazioni chimiche che dipendono dalla presenza dell'oro avvengono in modo molto efficiente. Il materiale potrebbe essere utilizzato anche nei casi in cui la luce deve essere assorbita o riflessa. Infine, può essere utilizzato per produrre sensori di pressione. "Alla normale pressione dell'aria, le singole particelle d'oro del materiale non si toccano, l'aerogel d'oro non conduce elettricità", spiega Mezzenga. "Tuttavia, se la pressione viene aumentata e il materiale viene praticamente premuto insieme, le particelle iniziano a toccarsi e il materiale diventa conduttivo".
Letteratura di riferimento
Nystr?m G, Fernández-Ronco MP, Bolisetty S, Mazzotti M, Mezzenga R: Aerogel d'oro templati di amiloide. Advanced Materials, 23 novembre 2015, doi: pagina esterna10.1002/adma.201503465