Группа учёных из Кореи и Японии открыла новый тип кристаллов, которые могут «дышать», то есть многократно выделять и поглощать кислород при относительно низких температурах. Эта уникальная способность изменит подход к разработке экологически чистых энергетических технологий, включая топливные элементы, энергосберегающие окна и интеллектуальные термоустройства.
Недавно разработанный материал представляет собой особый вид оксида металла, состоящий из стронция, железа и кобальта. Его уникальность заключается в том, что при нагревании в простой газовой среде он может выделять кислород, а затем поглощать его, при этом не распадаясь. Этот процесс можно повторять много раз, что делает его идеальным для практического применения.
Выводы ученых были опубликованы в журнале Nature Communications. «Это всё равно что дать кристаллу лёгкие, и он сможет вдыхать и выдыхать кислород по команде», — говорит профессор Джин, автор работы. Контроль содержания кислорода в материалах имеет решающее значение для таких технологий, как твердооксидные топливные элементы, которые вырабатывают электричество из водорода с минимальными выбросами. Он также играет важную роль в тепловых транзисторах — устройствах, которые могут направлять тепло, подобно электрическим переключателям, — и в «умных» окнах, которые регулируют поток тепла в зависимости от погоды.
До сих пор большинство материалов, способных контролировать уровень кислорода, были слишком хрупкими или работали только в жёстких условиях, например при экстремально высоких температурах. Новый материал остаётся стабильным и в более мягких условиях.
«Это открытие поразительно по двум причинам: восстанавливаются только ионы кобальта, а сам процесс приводит к образованию совершенно новой, но стабильной кристаллической структуры», — объясняет профессор Джин (см. прикреплённый рисунок). Ученые также показали, что материал может вернуться в исходную форму при повторном введении кислорода, что доказывает полную обратимость процесса. «Это важный шаг на пути к созданию интеллектуальных материалов, которые могут самонастраиваться в режиме реального времени, — говорит профессор Охта. — Потенциальные области применения варьируются от экологически чистой энергетики до электроники и экологически чистых строительных материалов».
[Фото: Prof. Hyoungjeen Jeen from Pusan National University, Korea]
