科学家发现可像肺一样呼吸氧气的晶体

新开发的材料是一种由锶、铁和钴制成的特殊金属氧化物。其非凡之处在于，它在简单的气体环境中加热时可以释放氧气，然后再将其吸收回去，整个过程不会分解。这一过程可以重复多次，使其成为实际应用的理想选择。

这项卓越的研究由韩国釜山国立大学物理系的Hyoungjeen Jeen教授领导，并由日本北海道大学电子科学研究所的Hiromichi Ohta教授合著。他们的研究成果于2025年8月15日发表在《自然通讯》杂志上。“这就像给晶体赋予了肺部，它可以按命令吸气和呼气氧气，”Jeen教授说。控制材料中的氧气对于技术如固体氧化物燃料电池至关重要，该电池利用氢气发电，排放极少。它还在热晶体管中发挥作用——这些设备可以像电气开关一样引导热量——以及在智能窗户中，根据天气调节热流。

迄今为止，大多数能够实现这种氧气控制的材料要么太脆弱，要么只能在极端高温等苛刻条件下运作。这种新材料在较温和的条件下工作，并保持稳定。“这一发现有两个惊人方面：只有钴离子被还原，且该过程导致形成一种全新但稳定的晶体结构，”Jeen教授解释道。他们还表明，当氧气被重新引入时，材料可以恢复到其原始形式，证明该过程是完全可逆的。“这是实现能够实时自我调节的智能材料的一个重要步骤，”Ohta教授说。“潜在应用范围从清洁能源到电子学，甚至环保建筑材料。”

资助：本工作得到了韩国政府资助的韩国国家研究基金会（NRF）补助金（RS-2025-00558200）的支持。此外，本工作部分由NRF管理的国际合作计划框架（NRF-2022K2A9A1A01098180）支持。H.O.由日本学术振兴会（JSPS）的科学研究补助金A（22H00253）支持。本工作的部分资金来源于人与智能材料共创未来跨界联盟，以及材料与设备网络联合研究中心。H. J.感谢教育部资助的韩国基础科学研究所（国家研究设施和设备中心）补助金（补助号RS-2024-00435344）。S. P.和S. Y.感谢科学技术信息通信部资助、通过韩国国家研究基金会（NRF）执行的纳米与材料技术发展计划（RS-2024-00460372）支持。