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Dieses Objekt besteht aus 18 Karat Gold – wiegt aber zehnmal weniger als herkömmliches Schmuckgold.
Dieses Objekt besteht aus 18 Karat Gold – wiegt aber zehnmal weniger als herkömmliches Schmuckgold.
Bild: ETH Zürich / Peter Rüegg

Extrem leicht, aber stabil – ETH entwickelt Leichtgold mit 18 Karat

13.01.2020, 16:44

Vor fünf Jahren entwickelten ETH-Forscher das leichteste Gold der Welt, das sogar auf Milchschaum schwamm. Nur anfangen konnte man damit nicht viel. Nun folgt als Weiterentwicklung 18-Karat-Leichtgold, das für Uhren, Schmuck und Elektronik verwendet werden kann.

Grundlage ist eine Matrix aus Plastik, die metallische Legierungselemente ersetzt, wie die Forscher um Leonie van ‘t Hag in der Fachzeitschrift «Advanced Functional Materials» berichten. Proteinfasern und ein Latexpolymer bilden die Matrix, in die plättchenartige Gold-
Nanokristalle eingebettet sind.

Gold-Nanoplättchen sind in einer Latexmatrix eingebettet.
Gold-Nanoplättchen sind in einer Latexmatrix eingebettet.
Bild: Stephan Handschin/ScopeM/ETH Zürich
Goldplättchen und Kunststoff verschmelzen zu einem Material, das sich mechanisch gut bearbeiten lässt.
Goldplättchen und Kunststoff verschmelzen zu einem Material, das sich mechanisch gut bearbeiten lässt.
Bild: Stephan Handschin/ScopeM/ETH Zürich

Zudem enthält das Material winzige Lufteinschlüsse, die für das Auge nicht sichtbar sind. Das Resultat ist echtes Gold, das fünf- bis zehnmal leichter ist als das herkömmliche – beispielsweise für Uhren, die das Handgelenk nicht beschweren oder Schmuck, der nicht am Ohrläppchen zerrt. Traditionelles 18-Karat-Gold besteht üblicherweise zu drei Vierteln aus dem Element Gold und zu einem Viertel aus Kupfer. Seine Dichte liegt bei rund 15 g/cm3. Das neue Leichtgold indes weist eine Dichte von lediglich 1,7 g/cm3 auf. Trotzdem ist es 18-Karat-Gold.

«Dieses Gold hat Materialeigenschaften eines Plastiks», sagt Raffaele Mezzenga in einer Mitteilung der ETH. Im Labor des Professors für Lebensmittel und weiche Materialien ist das Leichtgold entstanden. Lässt man ein Stück davon auf eine harte Tischplatte fallen, klingt es wie Plastik. Es schimmert jedoch wie metallenes Gold und lässt sich polieren und bearbeiten, um es in die richtige Form zu bringen.

«Ein 18-Karat-Nugget aus Plastik.»

Eigenschaften nach Belieben veränderbar

Die Forscher können auch die Härte des Materials einstellen, indem sie die Zusammensetzung des Goldes verändern. Anstelle von Latex ist es auch möglich, andere Kunststoffe wie Polypropylen als Trägermaterial zu verwenden. Da sich Polypropylen bei einer spezifischen Temperatur verflüssigt, kann Plastikgold mit diesem Kunststoff das Schmelzen von Gold imitieren, aber bei viel tieferen Temperaturen.

Durch die Wahl der Gold-​Nanopartikel lässt sich ausserdem die Farbe ändern. Gold-​Nanoplättchen ergeben den typischen Goldschimmer. Kugelige Gold-​Nanopartikel verleihen dem Material einen violetten Farbton.

    Forschung
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«Grundsätzlich können wir mit unserem Ansatz fast beliebige Arten von Plastikgold kreieren, je nachdem welche Eigenschaften gefragt sind», sagt Mezzenga. Anwendungsgebiete sind die Herstellung von Uhren und Schmuck, die chemische Katalyse, Elektronikanwendungen oder die Abschirmung von radioaktiver Strahlung. Die Erfindung ist zum Patent angemeldet. (sda)

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Der Zuse Z4 an der ETH Zürich

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Der Zuse Z4 an der ETH Zürich
quelle: eth-bibliothek zürich, bildarchiv
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