Один кристалл – десятки решений: этот материал запускает прорыв в медицине и индустрии

Учёные из Южной Кореи и Японии сообщили о создании необычного кристалла, который способен работать с кислородом почти так же легко, как губка с водой. Он многократно поглощает и отдаёт атомы кислорода, при этом не разрушаясь и не теряя своих свойств. Для науки и технологий это открывает огромные перспективы — от энергетики до новых типов "умных" окон.

Как работает материал

Разработка основана на соединении оксидов стронция, железа и кобальта. Кристалл способен высвобождать атомы кислорода из своей решётки при нагревании, а затем вновь поглощать их при изменении условий среды. Весь процесс происходит в цикле, и при этом структура остаётся стабильной. Такой эффект достигается благодаря тому, что изменения затрагивают только ионы кобальта, тогда как железо и стронций сохраняют устойчивое состояние.

Главное отличие нового материала от прежних попыток заключается в том, что ему не нужны экстремальные температуры. Ранее кислородообменные системы требовали работы в условиях, близких к разрушительным, и быстро деградировали. Новый кристалл работает при гораздо более низких температурах и выдерживает большое количество циклов, что делает его пригодным для практического применения.

Перспективы в энергетике

Учёные рассматривают этот материал как основу для совершенствования твердооксидных топливных элементов. В таких устройствах кислород играет центральную роль в преобразовании водорода в электричество. Использование кристалла может повысить эффективность процесса, снизить рабочие температуры и продлить срок службы элементов. Это особенно важно для энергетики будущего, где ставку делают на экологичность и снижение выбросов.

Использование в строительстве

Не менее интересные результаты были получены при испытаниях кристалла в составе электрохромных окон. Материал способен менять прозрачность в зависимости от концентрации кислорода: насыщенный им вариант пропускает меньше света, а "обеднённый" становится более прозрачным. Такой подход может помочь зданиям самостоятельно регулировать освещённость и теплопередачу, экономя энергию на кондиционирование и отопление.

Промышленные и медицинские применения

Возможности кристалла не ограничиваются энергетикой и архитектурой. Его свойства делают его перспективным в роли сенсора, способного отслеживать уровень кислорода. Такие технологии востребованы в промышленности, где требуется контроль за процессами горения и хранения газов, а также в медицине, где важна точность измерений в дыхательном оборудовании. Кроме того, кристалл можно использовать в системах разделения газов и фильтрации.

Дальнейшие исследования

Сейчас научная группа сосредоточена на изменении пропорций металлов в составе материала. Цель этих экспериментов — улучшить характеристики кристалла, добиться большей эффективности и адаптировать его под разные задачи. Исследователи также изучают возможность интеграции нового материала в электронные устройства, что открывает дорогу к созданию целого ряда "умных" технологий.

Созданный кристалл можно считать настоящим универсальным инструментом для работы с кислородом. Он сочетает долговечность, простоту управления и широкий спектр потенциальных применений. Это открытие не только расширяет границы фундаментальной науки, но и способно изменить подход к созданию новых материалов, где стабильность и гибкость играют решающую роль.