一提到黄金,估计大部分人想到的是沉甸甸的金条、金币或者金首饰。有没有想过,一块黄金可以漂浮在一杯卡布奇诺之上?下面这张照片,既不是PS的效果,也不是魔术,绝对真实。
图片来源:Gustav Nyström and Raffaele Mezzenga/ETH Zurich
一张不够?再来两张:
图片来源:Gustav Nyström and Raffaele Mezzenga/ETH Zurich
这种新型黄金来自瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)Raffaele Mezzenga教授领导的研究团队,是迄今为止金的所有形态中最轻的一种。“这种金气凝胶(aerogel)比传统金合金轻1000倍,比水还要轻,甚至与空气一样轻,”Mezzenga说。这种新型黄金甚至还有金属光泽,肉眼看起来和普通的纯金并没有区别。
这种新型黄金的三维结构中仅有2%是固体材料,其它全是空隙。而这些固体材料中,超过五分之四的材料为金,剩下不到五分之一的材料为牛奶蛋白纤维。
研究人员首先通过加热牛奶蛋白来产生纳米尺度的蛋白纤维(淀粉样蛋白纤维),然后置于金盐中使得蛋白纤维交织,同时金也会结晶成小颗粒,最终形成凝胶样金纤维网格。这一方法中,蛋白形成凝胶与金颗粒的结晶同时进行,很容易就获得了均匀的金气凝胶,完美地模仿了传统的金合金。
Credit: Advanced Materials, 2015, 10.1002/adma.201503465
“干燥的同时还不破坏它的结构,是最大的挑战之一,”Mezzenga团队的博士后、也是这篇文章的第一作者Gustav Nyström解释道。由于空气干燥会破坏这一精细金结构,因此研究人员采用二氧化碳对其干燥,这是一种温和但相对费力的方法。
“金的光学性质主要依赖金颗粒的大小和形状,”Nyström说,“我们可以简单地改变反应条件,使金不会结晶成微颗粒,而是更小的纳米粒子,这样就会得到暗红色的黄金。(小编:这不就是玫瑰金嘛)”采用这种方式,研究人员不仅能改变材料的颜色,也能改变其它的光学性质,比如吸收和反射。
淀粉样蛋白纤维(上);淀粉样蛋白纤维+金微粒(中);淀粉样蛋白纤维+金纳米颗粒(下)。
Credit: Advanced Materials2015, 10.1002/adma.201503465
这种全新的材料在目前黄金所应用的领域都可应用,手表和珠宝行业只是其中的一个。由于具有很大的表面积,研究人员证实这种新型黄金可用于化学催化。“在正常大气压下,材料中的单个金子颗粒不会相互接触,所以金气凝胶也不会导电,”Mezzenga解释说,“但是当压力增加后,材料会被压缩,粒子间相互接触,导致材料变成良好导体。”因此,这种新型黄金还可用于压力传感器。
这项研究成果发表于《Advanced Materials》。
1. http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201503465/abstract
2. http://phys.org/news/2015-11-real-gold-air.html
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