Замислите материјал који удахне и издахне кисеоник као људска плућа, мењајући стања по команди, а да при томе остаје стабилан. Звучи као научна фантастика? Није. Тим истраживача из Јужне Кореје и Јапана управо је открио кристал који ради управо то – и он би могао у потпуности променити начин на који користимо енергију.
Истраживање објављено у часопису Nature Communications открива кристал металног оксида од стронцијума, гвожђа и кобалта који може више пута апсорбовати и ослобађати кисеоник на релативно ниским температурама без разарања. Ово откриће, под вођством професора Хјонџина Џина са Универзитета Пусан и уз сарадњу професора Хиромичија Охте са Универзитета Хоккаидо, отвара врата за чистије горивне ћелије, паметније термалне уређаје и чак енергетски ефикасне прозоре који се прилагођавају временским условима.
„То је као да кристалу дајете плућа која могу да удахну и издахну кисеоник по команди,“ рекао је проф. Џин.
За разлику од претходних материјала који су захтевали екстремну топлоту или се распадали после неколико циклуса, овај кристал остаје нетакнут, што га чини практичним за стварну примену.
Кристал који „дише“ и зашто је то важно
Тајна кристала лежи у његовој способности да формира и поново попуњава ситне празнине у структури, познате као кисеоничке ваканције. Када се загреје у простом гасном окружењу, ослобађа кисеоник; када се кисеоник поново унесе, апсорбује га назад. Процес је у потпуности реверзибилан, а само кобалтни јони мењају своје стање, док гвожђе одржава стабилност структуре.
Оваква контрола кисеоника кључна је за технологије као што су чврсте оксидне горивне ћелије које производе електричну енергију из водоника са минималним емисијама. Такође може омогућити термалне транзисторе – уређаје који управљају топлотом као електрични прекидачи – и паметне прозоре који прилагођавају провидност и изолацију на основу температуре.
„Ово је велики корак ка реализацији паметних материјала који се могу прилагодити у реалном времену,“ рекао је проф. Охта.
Импликације се протежу од чисте енергије до електронике и еколошки прихватљивих грађевинских материјала.
Од горивних ћелија до аутоматски подешавајућих прозора
Једна од најузбудљивијих примена је у горивним ћелијама, где је кретање кисеоника кључно за ефикасну конверзију горива у електричну енергију. Тренутни материјали често захтевају екстремне температуре, што повећава трошкове. Нови кристал ради у блажим условима, чинећи горивне ћелије приступачнијим и практичнијим.
Такође, паметни прозори могу користити ову особину: када кристал ослобађа кисеоник, постаје прозрачнији и електрично отпорнији, што је савршено за прозоре који се прилагођавају сунчевој светлости и топлоти.
Замислите зграду која аутоматски мења тон прозора и изолацију, смањујући трошкове енергије без жртвовања комфора.
Кристал показује потенцијал и за термалне транзисторе, који би могли револуционисати управљање топлотом у електроници. Контролом протока кисеоника, ови уређаји могу укључивати и искључивати топлоту попут лампе, спречавајући прегревање у рачунарима и индустријским машинама.
Јединствено откриће
Већина материјала који могу „дисати“ кисеоник брзо се распада или захтева екстремне услове. Овај кристал је другачији – остаје стабилан кроз више циклуса, а његова структура се чак побољшава када се кисеоник поново унесе.
„Ово откриће је запањујуће у два смисла: само кобалтни јони се редукују, а процес доводи до формирања потпуно нове, али стабилне кристалне структуре,“ објаснио је проф. Џин. Гвожђе у мешавини делује као ‘окосница’, одржавајући стабилност док кобалт обавља главни посао размене кисеоника.
Ипак, још увек постоје изазови.
Кристал има термалну границу и почиње да се распада око 500°C, што значи да ће инжењери морати да га усаврше за примену при високим температурама. Следећи кораци укључују скалирање производње и обезбеђивање стабилности у стварним условима.
Међутим, потенцијал је огроман. Од чистије енергије до паметнијих зграда, овај „дишући“ кристал могао би постати кључ за ефикаснију и одрживу будућност у којој материјали не стоје пасивно, већ активно реагују на своје окружење.
Нулта Тачка/Медији
