Lehké zlato z plastu. Kredit: ETH Zurich / Peter Rüegg.

Zlato je pozoruhodný materiál. Svůdně se blyští, je velmi chemicky nezdolné, a také je velmi těžké, kvůli své hustotě. Kdo kdy držel v ruce zlatou cihlu, tak jistě ví, o čem je řeč. Když někdo miluje zlaté šperky nebo třeba zlaté hodinky, tak pro něj může být problém velká hustota zlata, tj. 19,3 gramu na centimetr krychlový. Díky nově vyvinutému materiálu badatelů švýcarského institutu ETH Zurich by se to teď mohlo změnit.

Leonie van 't Hag a její spolupracovníci vytvořili úžasně lehké 18-karátové zlato, které je založené na matrici z plastu. Takové zlato je úžasně lehké a přitom se stále krásně blyští. Nově vytvořené zlato je asi 5 až 10 krát lehčí, nežli tradiční 18-karátové zlato. To bývá ve skutečnosti směsí tří čtvrtin zlata a jedné čtvrtiny mědi, jejíž hustota je zhruba 15 gramů na centimetr krychlový.

Leonie van 't Hag vpravo. Kredit: L. van 't Hag.

Hustota nového „lehkého“ zlata je pouhých 1,7 gramu na centimetr krychlový. A přitom je to stále 18-karátové zlato. Jak se jim to vůbec mohlo povést? Klíčem k úspěchu bylo použít proteinové vlákna a polymerový latex, jejichž smícháním vznikla matrice, do které pak badatelé umístili nanodestičky zlata. K nízké váze nového zlata přispívá i to, že takový materiál obsahuje nesčíslné množství nepatrných bublinek vzduchu.

Van 't Hagová a spol. při výrobě tohoto zlata nejprve smíchali ingredience s vodou a vytvořili disperzi. Když pak přidali sůl, tak se z disperze stal gel, v němž pak chemicky nahradili vodu za alkohol. Takto vytvořený gel umístili do tlakové komory, kde vysoký tlak a atmosféra s oxidem uhličitým zařídily vznik homogenního pavučinového aerogelu. Působením vysokých teplot se tento aerogel přetvořil do výsledného materiálu požadovaného tvaru, který si po tom všem uchoval 18-karátové složení.

Nanodestičky zlata v latexové matrici. Kredit: Stephan Handschin/ScopeM/ETH Zurich.

Jak uvádějí tvůrci materiálu, tohle zlato má řadu vlastností plastu. Když spadne na tvrdý povrch, tak to zní, jak když dopadne kus plastu. Zároveň se ale lehké zlato blyští jako běžné zlato a může být tvarováno podle potřeby. Badatelé rovněž vyvinuli postup, jak zvýšit tvrdost tohoto pozoruhodného materiálu, když změní použité nanočástice zlata.

Také je možné použít namísto zvoleného latexu jiný polymer, například polypropylen. Právě polypropylen přitom zkapalňuje při specifické teplotě, takže takové lehké zlato je pak možné „tavit“, i když je to při mnohem nižší teplotě než u běžného zlata. Změnou tvaru nanočástic zlata je zase možné dosáhnout barevné změny výsledného lehkého zlata. Když namísto nanodestiček použili kulovité nanočástice zlata, tak to propůjčilo lehkému zlatu fialový odstín.

Van 't Hagová s kolegy jsou přesvědčeni, že by se jich lehké zlato mohlo uplatnit především při výrobě šperků, hodinek a podobných doplňků. Je rovněž vhodné pro chemickou katalýzu, aplikace v elektronice, i pro technologie stínění před zářením. Stejný tým již dříve vyrobil nejlehčí zlato světa, které bylo možné položit na šlehačku a udrželo se tam. Tento materiál byl ale nestabilní a nepraktický. Lehké zlato by teď mohlo nalézt celou řadu možných aplikací.

Video: Ein 18-Karat-Nugget aus Plastik

Literatura

ETH Zurich 10. 1. 2020, Advanced Functional Materials online 10. 1. 2020.