(Phys.org) — Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Raffaele Mezzenga a créé un matériau hybride à partir d'or et de protéines de lait qui ressemble à une feuille d'or ultra-fine. Grâce à ses propriétés, il pourrait être utilisé dans une vaste gamme d'applications allant de la gastronomie à l'industrie de la bijouterie.

Raffaele Mezzenga, professeur d'alimentation et de matériaux souples, a eu l'idée du « papier d'or » il y a un an. À l'époque, son groupe travaillait sur un matériau hybride inhabituel, une plaquette mince, mélange semblable à du papier de graphène et de fibres protéiques (voir le rapport ETH Life). La recette est universellement applicable et relativement simple :vous mélangez des objets fibromes avec des entités en forme de plaque dans une solution aqueuse et filtrez le mélange à l'aide d'un vide. Les plaques et les fibres se rassemblent et restent sur le filtre sous la forme d'un film mince.

Par conséquent, Mezzenga a placé deux des membres de son équipe, Chaoxu Li et Sreenath Bolisetty, la tâche de produire une sorte de feuille d'or à partir de fibres de protéines et de plaques d'or. Tout d'abord, les chercheurs ont dû fabriquer les fibres en les étirant naturellement à partir de protéines globulaires du lait, la soi-disant bêta-lactoglobuline, à l'aide de la chaleur et de l'acide. Comme toutes les protéines, les protéines du lait sont également composées d'une chaîne de nombreux acides aminés individuels qui forment des structures compactes complexes dans des conditions natives. La chaleur ou les produits chimiques brisent la configuration compacte, faisant se défaire les chaînes.

Monocristaux et fibres d'or liés

Plusieurs de ces fibres de protéines de lait s'organisent ensuite en fibres plus épaisses, fibres hélicoïdales. Les chercheurs ont ajouté de l'or sous forme de sel à la solution acide des fibres. Les fibres protéiques permettent à l'or de se réduire en petites plaques d'un diamètre d'un micromètre et d'une épaisseur de 100 nanomètres. L'or croît sous la forme d'un monocristal et les ions d'or forment un réseau cristallin complètement dépourvu de tout défaut.

Les plaques d'or et les fibres s'accumulent alors en couches. Le film mince qui reste après filtration est formé à peu près de la même manière que le papier de cellulose. Le nouveau matériau hybride est très stable, mais change remarquablement ses propriétés physiques et optiques lorsqu'il entre en contact avec l'eau.

Décoration alimentaire hybride

Mezzenga voit une première application dans la gastronomie. Dans les applications culinaires, l'or pur a un code numéro E approuvé (E-175) permettant son utilisation comme additif dans les aliments et en effet les feuilles d'or ont longtemps été utilisées pour décorer les desserts, boissons et autres aliments spécialement préparés. Parce que le nouveau matériau hybride est composé d'or et de protéines alimentaires, les chercheurs n'anticipent aucun obstacle à son utilisation à des fins culinaires, réduisant ainsi considérablement le coût d'utilisation de l'or pur.

Encore plus intéressant, cependant, sont les propriétés optiques inhabituelles du "papier d'or", d'autant plus que l'or est disponible sous forme de monocristaux. Ces propriétés changent en fonction de la valeur du pH, par exemple, ce qui signifie que le matériau hybride pourrait être utilisé pour des mesures d'acidité dans des capteurs. Le « papier » est également plus ou moins conducteur selon sa composition et se prête à des applications en microélectronique.

Cadran d'horloge en feuille de lactogold

Parce que, à leur valeur nominale, le papier d'or se distingue à peine de la feuille d'or - il a l'éclat et la couleur de l'or - il peut également être intéressant pour les industries de l'horlogerie et de la bijouterie, ce qui pourrait réduire leur demande pour le métal précieux à la feuille d'or protéique. Pour imiter la feuille d'or, le matériau hybride n'a besoin que d'un rapport d'un tiers de pourcentage en poids d'or. Le nouveau matériau serait ainsi juste le ticket pour dorer les chiffres sur les cadrans des montres-bracelets, par exemple. "Quand vous considérez combien coûte l'or pur, ce nouveau matériau fait une énorme différence, " dit le professeur de l'ETH-Zurich. D'une part, elle pourrait contribuer à réduire la demande mondiale d'or et ainsi soulager la pression sur les ressources naturelles; d'autre part, le matériau hybride élargit les domaines d'application du métal.

Les chercheurs ont déposé un brevet pour leur invention. Mezzenga espère que l'industrie s'intéressera au nouveau matériau. « L'or est un sujet délicat. Néanmoins, le potentiel d'applications est vaste."