Was macht das Gold im Glas?

In der Ausgabe vom 12. Oktober 2000 der Zeitschrift „Nature“ klären Prof. Friedrich E. Wagner und Dipl.-Phys. Siegfried Haslbeck, Physik-Department E15 der TUM in Garching, zusammen mit Forschern aus Venedig und London sowie der F. X. Nachtmann Bleikristallwerke, den „Chemical state of gold in gold-rubyglass“ mittels der Mößbauerspektroskopie auf.

Rote Gläser können heute durch eine Reihe verschiedener Färbungsmethoden hergestellt werden, eine häufig verwendete Methode ist die Rotfärbung durch Gold. Wegen seines rubinroten Farbtones wird dieses Glas Goldrubinglas genannt. Da seine Herstellung verhältnismäßig kompliziert, teuer und aufwändig ist, wird es heute fast ausschließlich für anspruchsvolle Pokale, Schalen und Karaffen in Überfangtechnik verwendet.

Die rote Farbe des Goldrubinglases wird durch kleine metallische Goldteilchen hervorgerufen. Bereits mit einem sehr geringen Goldgehalt von nur 0.01 bis 0.02 Gewichtsprozent erhält man eine intensiv rote Färbung. Die kolloidalen Goldteilchen sind jedoch unmittelbar nach dem Schmelzen des Glases bei etwa 1400 Grad Celsius und anschließendem schnellem Abkühlen noch nicht vorhanden. Das Glas ist dann noch farblos. Erst nach einer Wärmebehandlung bei etwa 600 Grad Celsius entstehen die kolloidalen Goldteilchen und damit die rote Farbe des Goldrubinglases.

Dass die Färbung durch metallische Goldteilchen mit Durchmessern von einigen millionstel Millimetern hervorgerufen wird, ist lange bekannt und recht gut verstanden. Die Frage, in welcher Form das Gold in dem zunächst nach dem schnellen Abkühlen noch farblosen Glas vorliegt, war jedoch lange ungeklärt. In der Ausgabe vom 12. Oktober 2000 der Zeitschrift „Nature“ klären Prof. Friedrich E. Wagner und Dipl.-Phys. Siegfried Haslbeck, Physik-Department E15 der TUM in Garching, zusammen mit Forschern aus Venedig und London sowie der F. X. Nachtmann Bleikristallwerke, den „Chemical state of gold in gold-ruby glass“ mittels der Mößbauerspektroskopie auf.

Die Mößbauerspektroskopie verwendet Gammastrahlung, die von geeigneten radioaktiven Isotopen emittiert wird, zur Untersuchung der Eigenschaften von Festkörpern. Die Absorption der Strahlung in Atomkernen der untersuchten Elemente führt infolge von kleinen, aber mit der sehr empfindlichen Mößbauermethode messbaren Wechselwirkungen zwischen den Atomkernen und deren Umgebung in Festkörpern zu Spektren, die typisch für den chemischen Zustand der betreffenden Atome sind. So kann gezeigt werden, dass das Gold im noch ungefärbten Goldrubinglas in Form einwertiger Ionen vorliegt, die mit zwei Sauerstoffatomen der Glasmatrix Bindungen eingehen und eine Art Hantel aus einem zentralen Goldatom und zwei Sauerstoffnachbarn bilden.

Kontakt:
Prof. Friedrich E. Wagner
Physik-Department E 15
Technische Universität München
Tel. 089-289-12507, E-Mail: fwagner@ph.tum.de