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Insolite : une mousse d'or de 20 carats...

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L'or, ce métal précieux qui fait tourner les têtes, existe aujourd'hui sous une forme tout à fait nouvelle. Des chercheurs de l'École polytechnique fédérale de Zurich, en Suisse, ont en effet créé une mousse d'or encore plus légère qu'une plume. Et ils imaginent d'ores et déjà de nombreuses applications à cette étrange pépite.

Sur cette photo, réalisée sans trucage, une mousse d’or 20 carats flotte à la surface d’un cappuccino ! © Gustav Nyström et Raffaele Mezzenga, ETH Zurich

Une pépite d'or de 20 carats qui flotte littéralement à la surface d'un cappuccino, cela semble à peine croyable. C'est pourtant vrai depuis que des chercheurs de l'École polytechnique fédérale de Zurich (ETH Zurich, Suisse) ont fabriqué une nouvelle mousse d'or, sorte de maillage tridimensionnel essentiellement constitué... de trous ! Cette pépite d'or est donc la plus légère jamais créée puisque l'aérogel - c'est ainsi que les chercheurs qualifient leur mousse - est mille fois plus léger que les alliages classiques de l'or et même plus léger que l'eau. Il est donc presque aussi léger que l'air.

À l'œil nu, cette mousse d'or ne peut pas être distinguée d'une pépite d'or traditionnelle. Elle présente même un éclat métallique. Mais, contrairement à la forme conventionnelle de l'or, cet aérogel est souple et malléable. Il est composé de 98 % d'air et de seulement 2 % de matériaux solides. Des matériaux solides ? De l'or, bien sûr, pour quatre cinquièmes, mais également des fibres protéiques... de lait !

Pourquoi cet intérêt pour l'or, ce métal noble ? Parce que l'or est un métal très utile à l'industrie. Dans l'électronique, par exemple, il est apprécié car bon conducteur d'électricité et la plupart des composants en contiennent en petite quantité. L'or est encore plus apprécié dans le secteur aéronautique et spatial. Pour recouvrir, par exemple, des panneaux destinés à réfléchir le rayonnement infrarouge et stabiliser la température des véhicules spatiaux. Ou encore pour lubrifier des pièces mécaniques dans des conditions extrêmes dans lesquelles des lubrifiants organiques ou synthétiques pourraient avoir peine à résister.

Des protéines de lait et du sel d’or sont les ingrédients de base de la mousse d’or. © Gustav Nyström et al. Advanced Materials 2015, ETH Zurich

De l'or et des protéines... de lait

Première étape de la production de ce nouveau type de mousse d'or : chauffer des protéines de lait pour obtenir des fibres nanométriques. Ces fibrilles amyloïdes ont ensuite été placées dans une solution de sel d'or. De quoi leur permettre de s'entrelacer et former une structure basique le long de laquelle l'or a cristallisé en minuscules particules. Une méthode tout à fait originale au cours de laquelle donc, la structure de l'aérogel se forme en même temps que les particules d'or cristallisent. Une méthode qui permet d'obtenir un aérogel homogène, imitant parfaitement les alliages d'or.

La principale difficulté à laquelle se sont heurtés les chercheurs de l'ETH Zurich est survenue au moment du séchage. Un séchage à l'air, en effet, risquait d'endommager la fine structure de la mousse. Ils ont donc opté pour un processus de séchage doux et laborieux au dioxyde de carbone.

En haut à gauche, une mousse de fibrilles amyloïdes. En haut à droite, la même mousse contenant des microparticules d’or. En bas, la même mousse contenant des nanoparticules d’or. © Gustav Nyström et al. Advanced Materials 2015, ETH Zurich

Par ailleurs, il est à noter que la méthode de fabrication choisie permet d'influer assez simplement sur les propriétés de l'or produit. Les propriétés optiques de l'or (couleur, capacité de réflexion ou d'absorption de la lumière, etc.), par exemple, dépendent en effet de la taille et de la forme des particules d'or impliquées. Or, ces caractéristiques deviennent facilement accessibles aux chercheurs de l'ETH Zurich lorsqu'ils jouent sur les conditions de la réaction.

Cette mousse d'or pourrait être employée pour la fabrication de montres et de bijoux. Mais, compte tenu de ses qualités spécifiques - légèreté et porosité, notamment -, elle pourrait également être utile à de nombreuses autres applications comme la catalyse chimique, par exemple. Grâce à un excellent rapport surface/volume, un catalyseur à base de mousse d'or pourrait aider à augmenter largement l'efficacité des réactions chimiques visées. La mousse d'or pourrait aussi servir à la fabrication de capteurs de pression. Car à la pression atmosphérique, les particules d'or contenues dans l'aérogel ne se touchent pas. Celui-ci ne conduit donc pas l'électricité. Mais, lorsque la pression augmente, les particules d'or viennent à entrer en contact et rendent l'aérogel conducteur.

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