I ricercatori creano un nuovo oro leggero a 18 carati che pesa da 5 a 10 volte meno


Credito: ETH di zurighese / Peter Ruegg

I ricercatori di ETH hanno creato un oro 18 carati incredibilmente leggero, utilizzando una matrice di plastica al posto di elementi in lega metallica.

Gli amanti di orologi d’oro e gioielli pesanti saranno entusiasti. Gli oggetti del loro desiderio possono un giorno diventare molto più leggeri, ma senza perdere i loro glitter. Soprattutto con gli orologi, una piccola quantità di peso può fare la differenza. Nessuno vuole indossare un orologio pesante al polso, anche se è fatto di oro reale. Dopo un certo tempo, diventa scomodo e fastidioso.

Sembra incredibilmente simile a una vera pepita: oro 18 carati con lattice come materiale di base. Credito: ETH di zurighese / Peter Ruegg

Precedentemente postdoc nel laboratorio ETH guidato da Raffaele Mezzenga, Professore di alimenti e materiali morbidi, Leonie van ‘t Hag hag impostato per creare una nuova forma di oro che pesa circa cinque o dieci volte meno rispetto al tradizionale oro 18 carati. La miscela convenzionale è di solito tre quarti d’oro e un quarto di rame, con una densità di circa 15 g/cm3.

Nanoplate d’oro incorporate in una matrice di lattice. Credito: Stephan Handschin/ScopeM/ETH

Questo non è vero per questo nuovo oro leggero: la sua densità è solo 1,7 g/cm3. E tuttavia è ancora 18 carati d’oro. Come è stata raggiunta questa miracolosa leggerezza? Invece di un elemento in lega metallica, van ‘t Hag, Mezzenga e colleghi hanno usato fibre proteiche e un lattice polimerico per formare una matrice in cui incorporavano sottili dischi di nanocristalli d’oro. Inoltre, l’oro leggero contiene innumerevoli piccole sacche d’aria invisibili all’occhio. Lo studio dei ricercatori su questo processo è stato appena pubblicato sulla rivista Advanced Functional Materials il 10 gennaio 2020.

Piastrine d’oro e plastica si fondono in un materiale che può essere facilmente lavorato meccanicamente. Credito: Stephan Handschin/ScopeM/ETH

Ecco come i ricercatori creano il nuovo oro leggero: in primo luogo, aggiungono gli ingredienti all’acqua e creano una dispersione. Dopo aver aggiunto il sale per trasformare la dispersione in un gel, poi sostituiscono l’acqua in esso con l’alcol.

Poi posizionano il gel alcolico in una camera di pressione, dove alte pressioni e un’atmosfera supercritica di CO2 consente l’errata discisità dell’alcol e del gasCO 2; quando la pressione viene rilasciata, tutto lo trasforma in un aerogel omogeneo simile a un gossamer. Il calore può essere ulteriormente applicato in seguito per anneal i polimeri plastici, trasformando così il materiale e la compattazione nella forma finale desiderata, pur conservando la composizione da 18 carati.

Proprietà di un pezzo in plastica

“Questo oro ha le proprietà materiali di una plastica,” dice Mezzenga. Se un pezzo di esso cade su una superficie dura, suona come plastica. Ma brilla come oro metallico, e può essere lucidato e lavorato nella forma desiderata.

I ricercatori possono anche regolare la durezza del materiale cambiando la composizione dell’oro. Possono anche sostituire il lattice nella matrice con altre materie plastiche, come il polipropilene. Dal momento che il polipropilene si liquifica a una temperatura specifica, l'”oro di plastica” realizzato con esso può imitare il processo di fusione dell’oro, ma a temperature molto più basse. Inoltre, la forma della nanoparticella d’oro può cambiare il colore del materiale: le “nanoplate” producono il tipico luccichio dell’oro, mentre le nanoparticelle sferiche d’oro conferiscono al materiale una tonalità viola.

“Come regola generale, il nostro approccio ci permette di creare quasi ogni tipo di oro che scegliamo, in linea con le proprietà desiderate”, dice Mezzenga.

Oro per l’orologeria e l’elettronica

Mezzenga sottolinea che, mentre l’oro di plastica sarà particolarmente richiesto nella produzione di orologi e gioielli, è adatto anche per la catalisi chimica, applicazioni elettroniche o schermatura delle radiazioni. I ricercatori hanno richiesto brevetti sia per il processo che per il materiale.

Gli scienziati di Mezzenga si erano già fatti un nome qualche tempo fa con l’oro più leggero del mondo – oro che pesava così poco che poteva galleggiare in cima alla schiuma cappuccino. “Ma il materiale era troppo instabile e non poteva essere lavorato. Questa volta ci siamo prefissati l’obiettivo chiaro di creare un oro leggero che possa anche essere effettivamente lavorato e utilizzato nella maggior parte delle applicazioni in cui l’oro viene utilizzato oggi” dice Mezzenga.

Riferimento: “Light Gold: A Colloidal Approach Using Latex Templates” di Leonie van ‘t Hag, Stephan Handschin, Pascal M. Gschwend e Raffaele Mezzenga, 10 gennaio 2020, Advanced Functional Materials.
DOI: 10.1002/adfm.201908458