Учёные создали кристалл, способный «дышать» кислородом

Учёные разработали особый тип кристалла со способностью «дышать» кислородом, который может использоваться в чистых энергетических технологиях и электронике следующего поколения. Фото: профессор Хёнджин Джин из Национального университета Пусана, Корея

Международная команда учёных из Кореи и Японии открыла новый тип кристалла, способного «дышать» — многократно высвобождать и поглощать кислород при относительно низких температурах. Эта уникальная способность может изменить подход к разработке технологий чистой энергии, включая топливные элементы, энергосберегающие окна и интеллектуальные тепловые устройства.

Новый материал представляет собой особый вид оксида металла, состоящего из стронция, железа и кобальта. Его уникальность заключается в том, что он может высвобождать кислород при нагреве в простой газовой среде, а затем снова поглощать его, не разрушаясь. Этот процесс можно повторять многократно, что делает материал идеальным для практического применения.

Исследование возглавил профессор Хёнджин Джин из Департамента физики Национального университета Пусана (Корея), соавтором выступил профессор Хиромичи Ота из Научно-исследовательского института электроники Университета Хоккайдо (Япония). Их открытие было опубликовано в журнале Nature Communications 15 августа 2025 года.

«Это как если бы кристалл получил лёгкие и мог вдыхать и выдыхать кислород по команде», — говорит профессор Джин.

Контроль над кислородом в материалах крайне важен для таких технологий, как твердооксидные топливные элементы, которые производят электричество из водорода с минимальными выбросами. Это также играет роль в тепловых транзисторах — устройствах, которые могут направлять тепло подобно электрическим переключателям — и в умных окнах, регулирующих тепловой поток в зависимости от погоды.

До сих пор большинство материалов, способных к такому контролю кислорода, были слишком хрупкими или работали только в экстремальных условиях, например при очень высоких температурах. Этот новый материал функционирует в более мягких условиях и остаётся стабильным.

«Это открытие поразительно в двух аспектах: восстанавливаются только ионы кобальта, и процесс приводит к формированию совершенно новой, но стабильной кристаллической структуры», — объясняет профессор Джин.

Исследователи также показали, что материал может возвращаться к исходной форме при повторном введении кислорода, что доказывает полную обратимость процесса.

«Это важный шаг на пути к созданию умных материалов, которые могут адаптироваться в реальном времени», — отмечает профессор Ота. — «Потенциальные области применения варьируются от чистой энергетики до электроники и даже экологичных строительных материалов».

Исследование было поддержано грантами Национального исследовательского фонда Кореи (NRF) и Японского общества содействия науке (JSPS).