Schaum aus Gold 30.11.2015, 11:55 Uhr

Der Goldklumpen, der sogar auf der Milch schwimmt

Einen Schaumstoff aus echtem Gold haben Forscher der ETH Zürich entwickelt. Er ist so leicht, dass er im Milchschaum nicht untergeht – soll aber nicht bloß ein Spielzeug für Kaffeefreunde mit zu viel Geld sein. In Elektronik, Medizin und anderen Bereichen könnte das luftige Gold sinnvoll eingesetzt werden.

Das ist kein Trick und keine Fotomontage: Die Ingenieure der ETH Zürich haben einen Schaumstoff aus 20 Karat Gold entwickelt, der sogar leichter ist als Milchschaum.

Das ist kein Trick und keine Fotomontage: Die Ingenieure der ETH Zürich haben einen Schaumstoff aus 20 Karat Gold entwickelt, der sogar leichter ist als Milchschaum.

Foto: Gustav Nyström und Raffaele Mezzenga/ETH Zürich

Weich wie ein Spülschwamm, glänzend wie ein Nugget, leichter als Wasser und fast so leicht wie Luft. Und dabei entspricht das Material 20 Karat Gold. Das sind die ganz besonderen Eigenschaften des Schaumstoffes, den Schweizer Forscher entwickelt haben. So leicht kann dieses wirklich echte Gold natürlich nur sein, weil es zu 98 % auf Luft besteht. Vom Rest sind vier Fünftel Gold, ein Fünftel Milchprotein-Fasern, erklärt Projektleiter Raffaele Mezzenga von der ETH Zürich.

Schöne Sache. Aber wozu das Ganze? Anwendungsbereiche gebe es sehr viele, sagt der Professor für Lebensmittel und weiche Materialien. Schließlich werde Gold nicht bloß zu Schmuck und Zahnersatz verarbeitet, sondern vielfältig genutzt, etwa als Bestandteil der Elektronik in Handys oder Computern.

Milchproteinfasern und Goldsalz sind die Ausgangsstoffe für den Gold-Schaumstoff.

Milchproteinfasern und Goldsalz sind die Ausgangsstoffe für den Gold-Schaumstoff.

Foto: Nyström G et al. Advanced Materials 2015/ETH Zürich

Außerdem wird Gold seit einigen Jahren immer häufiger für Katalyse eingesetzt, also für das Anstoßen oder Beschleunigen einer chemischen Reaktion. Da der Schaumstoff bei geringem Gewicht eine sehr große Oberfläche hat, könnten solche Reaktionen „sehr effizient“ ablaufen, sagt der Forscher.

Bei Druck wir das Geflecht leitfähig

Ein weiteres Einsatzgebiet sieht der Wissenschaftler im Bereich der Elektronik. Mithilfe des Materials ließen sich beispielsweise Drucksensoren herstellen. „Bei normalem Luftdruck berühren sich die einzelnen Goldpartikel im Material nicht, das Goldaerogel leitet Strom nicht. Wird der Druck jedoch erhöht, das Material quasi zusammengepresst, beginnen sich die Partikel zu berühren, das Material wird leitfähig“, erklärt Mezzenga. Denkbar wäre die Nutzung dann wohl zum Beispiel in den Kontakten von Herzschrittmachern, in denen das extrem korrosionsbeständige Gold immer eingesetzt wird.

Schonende Trocknung mit Kohlendioxid

Für ihr superleichtes Gold erhitzten die Forscher zunächst Milchproteine, um aus ihnen nano-feine Fasern herzustellen. Diese Fasern kamen dann in eine Lösung aus Goldsalz, in der sie eine Art Gerüst bildeten. Entlang dieses Gerüsts kristallisierte das Gold zu kleinen Partikeln. So sei ein „gelartiges Goldfasernetz“ entstanden, das naturgemäß recht empfindlich ist und deshalb nicht einfach an der Luft trocknen darf.

Die Züricher Gruppe kooperierte mit Verfahrenstechnikern und entwickelte eine Trocknungstechnik mittels Kohlendioxid, die zwar aufwendig, aber besonders schonend ist.

Größe und Form der Goldpartikel beeinflussen die Farbe des Goldes: Im Bild ein Schaum aus Proteinfäden ohne Gold (oben), mit Gold-Mikropartikeln (Mitte) und Gold-Nanopartikeln (unten).

Größe und Form der Goldpartikel beeinflussen die Farbe des Goldes: Im Bild ein Schaum aus Proteinfäden ohne Gold (oben), mit Gold-Mikropartikeln (Mitte) und Gold-Nanopartikeln (unten).

Foto: Nyström G et al. Advanced Materials 2015/ETH Zürich

Gold kann dunkelrot gefärbt sein

Ähnliche Goldgeflechte ließen sich bislang durchaus schon mit anderen Methoden herstellen. Vorteil des neuen Verfahrens sei aber nicht nur das besonders geringe Gewicht des Produkts, sondern auch die Flexibilität. Je nach Größe und Form der Goldpartikel lasse sich beispielsweise die Farbe des Goldes bis hin zu Dunkelrot verändern.

Auch andere optische Eigenschaften wie Absorption oder Reflexion von Licht lassen sich so beeinflussen. Auch davon versprechen sich die Forscher vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Dass Cafés irgendwann Cappuccino mit Goldhaube servieren werden, glauben sie eher nicht. 

Apropos Kaffee: Sie wussten doch bestimmt schon, wie gesund Kaffee trinken ist. Wenn nicht: Hier lesen Sie, warum Ingenieure auch am Arbeitsplatz unbedingt Kaffee trinken sollten.

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