科学家们开发出一种具有氧气呼吸能力的特殊晶体，可用于清洁能源技术和下一代电子产品。

韩国和日本的科学家们发现了一种非凡的“会呼吸”的晶体，它可以反复吸收和释放氧气，几乎就像活的肺一样。

与早期的易碎材料不同，这种晶体稳定、可逆，并且在温和的条件下发挥作用，使其成为清洁能源和智能技术的游戏规则改变者。

会呼吸的水晶：清洁能源材料的突破

韩国和日本的一组研究人员发现了一种真正可以“呼吸”的全新晶体。该材料能够在相对较低的温度下一遍又一遍地吸入和释放氧气。这种不寻常的特性可能为清洁能源系统的重大进步打开大门，包括燃料电池、调节热量的智能窗户和下一代热设备。

该材料是一种由锶、铁和钴制成的特殊设计的金属氧化物。它的非凡之处在于它的弹性：当在简单的气体环境中加热时，晶体会释放氧气，然后将其吸回而不会分解。这个循环可以重复多次，使晶体非常适合实用技术。

研究人员开发了一种可以在低温下释放和吸收氧气的新型晶体。（左）吸收的氧气 SrFe_0.5Co_0.5O_2.5 和（右）释放的氧气 SrFe_0.5Co_0.5O_2.25。图片来源：韩国釜山国立大学的 Hyoungjeen Jeen 教授

从实验室发现到现实世界的潜力

这项非凡的研究由韩国釜山国立大学物理系的 Hyoungjeen Jeen 教授与日本北海道大学电子科学研究所的 Hiromichi Ota 教授合作领导。他们的研究结果于 2025 年 8 月 15 日发表在《自然通讯》上。

“这就像给水晶肺，它可以根据命令吸入和呼出氧气，”Jeen 教授说。以这种方式控制氧气的能力对于固体氧化物燃料电池等设备至关重要，这些设备可以以非常低的排放量从氢气中发电。对于热晶体管也很重要，热晶体管以与开关引导电力相同的方式引导热量，以及可以根据外部条件自动调节通过它们的热量的智能窗户。

为什么这种材料与众不同

到目前为止，大多数可以进行这种氧气控制的材料都太脆弱，或者只能在恶劣的条件下运行，例如极高的温度。这种新材料在较温和的条件下工作并保持稳定。

“这一发现在两个方面令人震惊：只有钴离子被还原，这个过程导致形成一种全新的但稳定的晶体结构，”Jeen 教授解释道（见上图）。他们还表明，当氧气重新引入时，该材料可以恢复到其原始形式，证明该过程是完全可逆的。

“这是朝着实现可以实时自我调整的智能材料迈出的重要一步，”太田教授说。“潜在的应用范围从清洁能源到电子产品，甚至环保建筑材料。”