„Dýchací krystal.“ Kredit: Hyoungjeen Jeen / Pusan National University, Korea.

Některé krystaly opravdu dovedou překvapit. Mezinárodní výzkumný tým nedávno objevil nový typ krystalu, který svým způsobem „dýchá,“ i když není živý. Materiáloví vědci tím mají na mysli, že dovede opakovaně uvolňovat a opět zase absorbovat kyslík, a to za relativně nízkých teplot. Takový materiál by se mohl uplatnit v mnoha aplikacích rozmanitých odvětví, od palivových článků až po energii šetřící okna.

Hyoungjeen Jeen. Kredit: H. Jeen.

Nový materiál s poněkud zvláštním vzorcem SrFe_0,5Co_0,5O_2,5 je založený na oxidu stroncia, železa a kobaltu. Výjimečný je v tom, že při zahřátí dokáže uvolňovat kyslík a poté ho zase absorbovat, aniž by se při tom rozpadl. Tento proces je možné mnohokrát zopakovat, což otevírá cestu praktickému využití.

Jak říká vedoucí výzkumného týmu Hyoungjeen Jeen z Pusan National University, je to jako by dotyčný krystal měl plíce a uměl na povel vdechovat a vydechovat.

Vlevo nádech (s kyslíkem), vpravo výdech (bez kyslíku). Kredit: Hyoungjeen Jeen / Pusan National University, Korea.

Ovládání chování kyslíku v materiálech je zásadní pro technologie jako jsou palivové články typu SOFC (solid oxide fuel cell), které vyrábějí elektřinu z vodíku s minimálními emisemi. Uplatní se i v termálních tranzistorech, které mohou pracovat s teplem podobně jako klasické tranzistory s elektřinou nebo třeba v chytrých oknech, která ovládají průchod tepla podle aktuálních povětrnostních podmínek.

Podobné materiály, které mohou tímto způsobem ovládat chování kyslíku, se již vyskytly dříve. Obvykle ale byly velmi křehké nebo mohly fungovat jen v extrémních podmínkách, například za velmi vysokých teplot. Dýchací krystal Jeenova týmu pracuje za mnohem méně extrémních teplot a je slušně stabilní.

Badatelé prokázali, že se materiál po vydýchání kyslíku opět může vrátit do původní podoby, když opět absorbuje kyslík. Proces je plně reverzibilní. Podle tvůrců materiálu jde o významný krok směrem k chytrým materiálům, které se mohou přizpůsobovat v reálném čase. Už se na ně těší v obnovitelné energetice, vývoji elektronických zařízení nebo třeba ve stavebnictví.

Video: FY2021 Lab tour of Hiromichi Ohta lab, Hokkaido University, Japan (English subtitle)

Literatura

Phys.org 15. 8. 2025.

Nature Communications 16: 7391.