Erkenntnisse für die Materialwissenschaften 21.11.2018, 12:24 Uhr

Gold schmilzt bei Raumtemperatur

Einem Wissenschaftler der schwedischen Chalmers University of Technology ist es gelungen, Gold ohne Hitze zu schmelzen. Das eröffnet neue Möglichkeiten, beispielsweise für die Entwicklung von Materialien.

Illustration schmelzendes Gold

Über 1.000 Grad Celsius sind normalerweise nötig, um Gold zu schmelzen. Einem schwedischen Wissenschaftler gelang es bei Zimmertemperatur.

Foto: Alexander Ericson / Chalmers University of Technology

Ludvig de Knoop, Physiker an der Chalmers University of Technology in Göteborg, wollte eigentlich nur beobachten, wie sich Goldatome verhalten, wenn ein elektrisches Feld um sie herum verstärkt wird. Was er schließlich durch das Elektronenmikroskop sah, hatte er jedoch nicht erwartet: Die Oberflächenschichten aus Gold waren bei dem Versuch geschmolzen. Dabei hatte er das Edelmetall bei Zimmertemperatur untersucht. Für die Forscher ist das eine wichtige Erkenntnis, die sie gezielt für weitere Versuche einsetzen können.

Niederdimensionaler Phasenübergang als Ursache?

De Knoop erkannte, dass das elektrische Feld die Goldatome so stark anregte, dass sie ihre geordnete Struktur verloren und die Verbindungen untereinander auflösten. Bei weiteren Versuchen gelang es den Forschern, beim Gold zwischen einer festen und einer geschmolzenen Struktur zu wechseln. Ludvig de Knoop und der Materialwissenschaftler Mikael Juhani Kuisma von der finnischen Universität Jyväskylä hoffen, dass diese Erkenntnisse für verschiedene Anwendungen im Bereich der Materialwissenschaften hilfreich sein könnten.

Außerdem haben die Wissenschaftler eine Theorie, welcher Effekt dazu führt, dass es ihnen gelingt, Gold bei Raumtemperatur schmelzen zu lassen. Sie vermuten, dass die Oberflächenschmelze als sogenannter niederdimensionaler Phasenübergang angesehen werden kann, der zum Bereich der Topologie zählen würde – für die Entdeckung topologischer Phasenübergänge haben die Pioniere David Thouless, Duncan Haldane und Michael Kosterlitz den Nobelpreis für Physik 2016 erhalten. Sie haben die mathematische Topologie, die sich auf abstrakter Ebene mit den Eigenschaften allgemeiner Räume befasst, auf physikalische Systeme angewendet. Ihre Berechnungen haben sich in späteren Experimenten bestätigt. Beispielsweise kann ein hohes Magnetfeld in der Umgebung eines Stoffes seine Eigenschaften sprunghaft verändern, also zu einem Phasenübergang führen. Das ermöglicht die Entwicklung ganz neuer Materialien.

Anwendungen im Bereich der Materialwissenschaften denkbar

Auch das skandinavische Forscherteam erwartet aus seiner Entdeckung praktischen Nutzen für die Wissenschaft. „Da wir die Eigenschaften der Oberflächenatomschichten steuern und ändern können, öffnet sich die Tür für unterschiedliche Arten von Anwendungen. Zum Beispiel könnte die Technologie in verschiedenen Arten von Sensoren, Katalysatoren und Transistoren verwendet werden. Neue Konzepte für kontaktlose Komponenten wären ebenfalls vorstellbar“, sagt Teammitglied Eva Olsson, Professorin an der Fakultät für Physik von Chalmers.

Weiterführende Themen:

Starkes und schnelles Licht dank „On-Demand-Superfluoreszenz“

Neue Superfaser ist achtmal stärker als Spinnenseide

Von Nicole Lücke

Stellenangebote im Bereich Forschung & Entwicklung

Carl Zeiss AG-Firmenlogo
Carl Zeiss AG Gruppenleiter Elektronikentwicklung / Elektrokonstruktion in der Automatisierung (m/w/x)
Advanced Nuclear Fuels GmbH-Firmenlogo
Advanced Nuclear Fuels GmbH Ingenieur (m/w/d) in der Verfahrenstechnik Karlstein
RATIONAL Aktiengesellschaft-Firmenlogo
RATIONAL Aktiengesellschaft Entwicklungsingenieur – Senior Entwickler für Gerätetüren (m/w/d) Landsberg am Lech
ESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH-Firmenlogo
ESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH Softwarearchitekt (m/w/d) – Bildverarbeitung und Objekterkennung Fürstenfeldbruck
Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF-Firmenlogo
Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF Wissenschaftliche*r Mitarbeiter*in Systemdesign für Quanten-Hardware Jena
Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF-Firmenlogo
Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF Wissenschaftliche*r Mitarbeiter*in / Techniker*in für Quanten-Hardware – Montage / Integration / Test Jena
Bundesanstalt für Wasserbau-Firmenlogo
Bundesanstalt für Wasserbau Ingenieurin/Ingenieur Fachrichtung Schiffbau als Wissenschaftliche Mitarbeiterin / Wissenschaftlicher Mitarbeiter (m/w/d) Karlsruhe
Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR-Firmenlogo
Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR Entwicklungsingenieur*in Zielabbildungsradare des Tira-Systems Wachtberg bei Bonn
Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR-Firmenlogo
Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR Entwicklungsingenieur*in Radar-Softwareframework des TIRA-Systems Wachtberg bei Bonn
Bürkert Fluid Control Systems-Firmenlogo
Bürkert Fluid Control Systems Abschlussarbeit im Bereich F&E Ingelfingen, Dresden, Karlsruhe

Alle Forschung & Entwicklung Jobs

Top 5 Forschung

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.