Учени са открили метален оксид със закачливото име SrFe0.5Co0.5O2.5 (или SFCO накратко), който може да „диша“, поемайки кислородни атоми и освобождавайки ги отново при относително ниски температури, без да се разрушава.
Повече за новото откритие
Това, което прави това толкова важно, е фактът, че тези материали, известни като преходни метални оксиди, могат по същество да бъдат препрограмирани с кислородни атоми. С добавянето или премахването на атоми, свойствата на материала – включително магнетизъм и проводимост – могат да бъдат променяни.
Още: С тези трикове ще разберете дали купувате стъкло или кристал
Това доказателство за концепция потенциално осигурява нова степен на контрол върху поведението на материалите, често използвани в електрониката, системите за чиста енергия и сградите, чрез кислорода в околния газ.
SFCO е съставен от стронций, желязо и кобалт, но само кобалтовите атоми са били променени от „дишането“. Това показва възможности за по-прецизно настройване на материалите в бъдеще.
„Това откритие е поразително по два начина“, казва физикът Хьонгджийн Джийн от Националния университет в Пусан в Южна Корея.
„Само кобалтовите йони се редуцират и процесът води до образуването на изцяло нова, но стабилна кристална структура.“
Още: Магически свойства и лечебни качества на нефрита
Тъй като кислородът се отстранявал от тънките като вафла листове от материала, той ставал по-прозрачен и по-изолиращ (така че електрическото съпротивление се увеличавало). Кристалната структура също ставала малко по-голяма.
Друго важно откритие, отбелязано от изследователите, е, че процесът е обратим: не само кислородът може да бъде отстранен, но SFCO се връща към нормалното си състояние, когато кислородът се върне. Това е друго полезно свойство за материалното инженерство.
Въпреки че изследователите подозирали, че SFCO ще предложи някои интересни промени в състоянието, те не очаквали пълните пренареждания, причинени от добавянето и изваждането на кислород.
„Все едно да дадем на кристалните бели дробове да вдишват и издишват кислород по команда“, казва Джийн.
Още: Тези кристали ще изгонят стреса и нещастието то дома ви!
Едно потенциално приложение е в твърди оксидни горивни клетки, произвеждащи електричество от водород. Тези клетки разчитат на процеса, демонстриран тук: поемане и освобождаване на кислород по начин, който е стабилен, обратим и донякъде практичен.
Като говорим за практичност, макар че изследователите са склонни да говорят за относително нормалните условия, в които техните експерименти могат да работят, все още говорим за много специфични лабораторни среди без никаква външна намеса.
Това е нещо, върху което може да се работи в бъдещи изследвания, но това представлява значителен напредък за учените, които търсят материали, които могат да бъдат прецизно програмирани и да превключват между различни състояния без никакви повреди – и можем да очакваме да чуем за други пробиви, базирани на изследванията, проведени тук.
„Това е важна стъпка към реализирането на интелигентни материали, които могат да се самонастройват в реално време“, казва химикът Хиромичи Охта от университета Хокайдо в Япония.
Изследването е публикувано в Nature Communications.
