研究人员研发了一种能像肺一样吸入和呼出氧气的晶体。该晶体在实际环境中保持稳定，且可多次重复使用，是能源和电子应用的理想材料。这一创新成果有望重塑从燃料电池到环保智能窗的各类技术。
这种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，它可以在简单的气体环境中加热时释放氧气，然后再将其吸收，且整个过程不会解体。这一过程可以重复多次，使其成为实际应用的理想选择。
这项引人注目的研究由韩国釜山大学物理系的珍亨珍（Hyoungjeen Jeen）教授领导，日本北海道大学电子科学研究所的太田裕通（Hiromichi Ohta）教授共同撰写。他们的研究结果已于2025年8月15日发表在《自然-通讯》（Nature Communications）杂志上。“这就像给晶体装上了肺，它可以按指令吸入和呼出氧气，”珍教授说。控制材料中的氧气对于固体氧化物燃料电池等技术至关重要，该技术利用氢气发电且排放极少。它还在热晶体管——一种可以像电开关一样控制热量的设备——以及根据天气调节热流的智能窗中发挥作用。
迄今为止，大多数能够进行这种氧气控制的材料都过于脆弱，或者只能在极端高温等苛刻条件下工作。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之处：只有钴离子被还原，且该过程导致形成了一种全新但稳定的晶体结构，”珍教授解释道。他们还表明，当重新引入氧气时，材料可以恢复到原始形态，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重要一步，”太田教授说。“潜在应用范围涵盖清洁能源、电子产品，甚至环保建筑材料。”
资助：本研究由韩国政府资助的韩国国家研究基金会（NRF）拨款支持（RS-2025-00558200）。此外，本研究部分由NRF管理的国际合作项目框架支持（NRF-2022K2A9A1A01098180）。H.O.得到日本学术振兴会（JSPS）科学研究费助成金A类（22H00253）的支持。部分工作得到了“人、智能与材料跨界联盟”以及物质与器件网络联合研究中心的支持。H. J.感谢韩国基础科学研究所（国家研究设施与设备中心）由教育部资助的拨款支持（资助编号 RS-2024-00435344）。S. P. 和 S. Y. 感谢通过韩国国家研究基金会（NRF）由科学技术信息通信部资助的纳米与材料技术开发项目的支持（RS-2024-00460372）。