Кристалл учится вдыхать и выдыхать кислород — энергетика может измениться навсегда

Представьте кристалл, способный вбирать кислород из воздуха и затем возвращать его обратно по команде. Ещё недавно это казалось фантастикой, а теперь стало реальностью: учёные из Кореи и Японии создали уникальный материал, который буквально "дышит".

Как это работает

Речь идёт об обратимом процессе: кристалл из стронция, железа и кобальта легко поглощает атомы кислорода, а потом отдаёт их обратно. При нагревании он "выдыхает", а при изменении условий снова "вдыхает", сохраняя структуру.

Главное отличие от известных ранее аналогов — прочность и долговечность. Другие материалы либо требовали экстремальных условий, либо быстро разрушались. Новый кристалл же стабилен и работает в мягких режимах.

"Лёгкие" для кристалла

"Это словно дать кристаллу лёгкие", — говорит профессор Хёнджин Джин.

И действительно: материал способен многократно менять состояние, оставаясь целым.

Зачем это нужно

Контроль кислорода на атомном уровне — ключ к множеству технологий будущего:

• Энергетика. Твёрдооксидные топливные элементы (SOFC) работают на реакции водорода с кислородом. Новый кристалл может сделать их эффективнее и долговечнее.
• Умные окна. Меняя структуру, материал регулирует теплопроводность. Летом окно "выдыхает" кислород и отражает тепло, а зимой "вдыхает" и пропускает его внутрь.
• Тепловые транзисторы. Возможность управлять теплом так же, как электричеством, открывает новые пути для охлаждения электроники.

Секрет кроется в кобальте

При нагревании именно ионы кобальта перестраиваются и "освобождают" кислород. Затем структура возвращается в исходное состояние — как конструктор LEGO, который сам собирается и разбирается.

Что дальше

До массовых технологий пока далеко: предстоят испытания, масштабирование и оценка экономической выгоды. Но сам факт создания "дышащего" кристалла — огромный шаг. Он доказывает, что материалы будущего могут вести себя почти как живые системы.

Уточнения

Криста́ллы (от греч. κρύσταλλος первоначально — "лёд", в дальнейшем — "горный хрусталь; кристалл") — твёрдые тела, в которых частицы (атомы и молекулы) расположены регулярно, образуя трёхмерно-периодическую пространственную укладку — кристаллическую решётку.