科学家发现可像肺一样呼吸氧气的晶体
由韩国和日本科学家组成的团队发现了一种能够“呼吸”的新型晶体，即在相对较低温度下反复释放和吸收氧气。这种独特能力可能彻底改变清洁能源技术的开发方式，包括燃料电池、节能窗户和智能热管理装置。近日，这项研究发表在《自然—通讯》上。
科学家研发出一种具有氧气呼吸功能的特殊晶体，该成果有望应用于清洁能源技术及下一代电子设备领域。图源：Hyoungjeen Jeen
这种新开发的材料是一种由锶、铁和钴构成的特殊金属氧化物。其非凡之处在于，在简单气体环境中加热时能释放氧气，随后又能将其重新吸收，且整个过程中材料结构保持完整。该过程可重复多次，使其非常适合实际应用。
“这就像赋予晶体肺部功能，它可以按指令吸入和呼出氧气。”韩国釜山大学物理系教授Hyoungjeen Jeen解释道。材料中的氧控制对于诸如固体氧化物燃料电池等技术至关重要，该电池可通过氢气发电且排放极低。该技术在热晶体管（能像电开关一样导热的装置）和根据天气调节热流的智能窗户中同样具有应用价值。
迄今为止，能实现这种氧控制的大多数材料要么过于脆弱，要么只能在极端高温等苛刻条件下运行。而这种新材料在更温和条件下即可工作并保持稳定。
“这一发现有两大突出特点：只有钴离子被还原，且该过程会形成全新而稳定的晶体结构。”Jeen说。
研究还表明当氧气重新引入时，材料能恢复原始形态，证明该过程完全可逆。“这是实现实时自我调节智能材料的重要一步。”日本北海道大学电子科学研究所教授Hiromichi Ohta表示，“潜在应用范围涵盖清洁能源、电子设备甚至环保建筑材料。”
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-62612-1
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