عندما تشحن بطارية، يترسب معدن الزنك داخلها على القطب. لكنه لا يترسب في طبقة متساوية مثل الطلاء على الجدار، بل على شكل أغصان منفصلة تشبه الصقيع. قد تنمو هذه الأغصان حتى تصل إلى القطب الآخر وتسبب قصرًا في البطارية، فتتوقف عن العمل. ابتكر علماء من التشيك وألمانيا طريقة لتجنب ذلك: غطوا قطب الزنك بشبكة ذهبية أرق من شعرة الإنسان بعشرة آلاف مرة.
تعمل الشبكة كلوحة توزيع للكهرباء. في البطارية العادية، يتجمع التيار في نقاط عشوائية، فينمو الزنك هناك تحديدًا. أما الشبكة الذهبية فتعمل على توزيع التيار على كامل السطح، لذلك يترسب الزنك بشكل متساوٍ. والشبكة ليست مصمتة بل مثقبة، ومن خلال هذه الثقوب تمر بحرية جزيئات الزنك الذائبة في الماء. كان يُعتقد سابقًا أنه يجب إما إغلاق القطب تمامًا أو التحكم في النمو بشكل نقطي، لكن ذلك لم يكن مجديًا. الشبكة الذهبية هي الأولى التي تقوم بالأمرين معًا في آن واحد.
للتحقق من ذلك، صنع العلماء بطاريتين متطابقتين، لكنهم وضعوا في إحداهما قطبًا بشبكة، وفي الأخرى بدونها. البطارية العادية تعطلت بعد 210 ساعة، بينما عملت تلك المزودة بالشبكة لمدة 3000 ساعة. وعند التيار القوي يكون الفرق أكبر: 1100 ساعة مقابل 17. أظهرت الحسابات أن الشبكة لا تعمل فقط على توزيع التيار، بل أيضًا تمسك بذرات الزنك بشكل أقوى، فلا تتجمع على شكل إبر، بل تستقر بشكل متساوٍ.
قبل هذا العمل، لم يكن واضحًا ما إذا كان يمكن في الوقت نفسه توزيع التيار على كامل السطح وترك مسار حر للأيونات. بدا أن أحدهما يعيق الآخر. حلت الشبكة الذهبية هذه المشكلة لأنها مصمتة بالنسبة للتيار ومثقبة بالنسبة للأيونات. الآن أصبح واضحًا: لمنع تفرع الزنك، لا يجب إخفاؤه عن الماء، بل توزيع الكهرباء بشكل صحيح. ويمكن تطبيق هذه الطريقة أيضًا على بطاريات أخرى حيث ينمو المعدن بشكل غير منتظم.
يبلغ سمك الشبكة الذهبية 5–7 نانومتر فقط، أي أرق بنحو 10,000 مرة من شعرة الإنسان. ومع ذلك، فهي قادرة على تحمل تيارات تصل إلى 100 مللي أمبير/سم²، وهو ما يعادل شحن هاتف ذكي في بضع ثوانٍ.
فكرة التحكم في نمو البلورات باستخدام شبكة موصلة تذكّر بمفهوم "السطح الذكي" في الخيال العلمي، حيث يوجّه المادة العمليات على المستوى الذري. في رواية نيل ستيفنسون "العصر الماسي"، تُوصف هياكل تكنولوجية نانوية تتحكم في نمو البلورات، وهو ما يتقاطع مع مبدأ عمل الشبكة الذهبية.