Μια εντυπωσιακή ανακάλυψη από επιστήμονες στην Κορέα και την Ιαπωνία ανοίγει νέους ορίζοντες για την ενέργεια και την τεχνολογία. Ερευνητική ομάδα ανέπτυξε έναν κρύσταλλο που «αναπνέει» οξυγόνο, μιμούμενος τη λειτουργία των πνευμόνων: εισπνέει και εκπνέει οξυγόνο ξανά και ξανά, υπό συνθήκες που προσομοιάζουν με τον πραγματικό κόσμο, χωρίς να αποσυντίθεται. Αυτή η ιδιότητα τον καθιστά ιδανικό για εφαρμογές που κυμαίνονται από τις κυψέλες καυσίμου έως τα έξυπνα οικολογικά παράθυρα.
Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στις 15 Αυγούστου 2025 στο περιοδικό Nature Communications, πραγματοποιήθηκε υπό την καθοδήγηση του Professor Hyoungjeen Jeen από το Pusan National University στην Κορέα, με συν-συγγραφέα τον Professor Hiromichi Ohta από το Hokkaido University στην Ιαπωνία. Πρόκειται για ένα υλικό που αποτελείται από οξείδιο μετάλλου με βάση το στρόντιο, τον σίδηρο και το κοβάλτιο, και διαθέτει μια σπάνια ικανότητα: όταν θερμαίνεται σε ένα απλό αέριο περιβάλλον, απελευθερώνει οξυγόνο, ενώ όταν η θερμοκρασία επανέρχεται, το απορροφά ξανά. Το εντυπωσιακό είναι πως η διαδικασία μπορεί να επαναλαμβάνεται πολλές φορές, χωρίς να υποβαθμίζεται η δομή του κρυστάλλου.
Για χρόνια, η επιστημονική κοινότητα γνώριζε ότι ορισμένα υλικά μπορούσαν να ελέγξουν τη ροή του οξυγόνου, όμως σχεδόν πάντα απαιτούσαν ακραίες θερμοκρασίες ή αποδεικνύονταν εύθραυστα. Η νέα ανακάλυψη αλλάζει τα δεδομένα, καθώς ο κρύσταλλος αυτός διατηρείται σταθερός υπό ήπιες συνθήκες. Όπως εξηγεί ο Professor Jeen, το αξιοσημείωτο είναι ότι μόνο τα ιόντα του κοβαλτίου υφίστανται μείωση, δημιουργώντας μια νέα αλλά ταυτόχρονα σταθερή κρυσταλλική δομή. Όταν το οξυγόνο επανεισάγεται, το υλικό επιστρέφει στην αρχική του μορφή, αποδεικνύοντας ότι η διαδικασία είναι πλήρως αναστρέψιμη.
Η ικανότητα αυτή να «εισπνέει και να εκπνέει» οξυγόνο μοιάζει με την απόδοση πνευμόνων σε ένα ανόργανο υλικό. Όπως τονίζει ο Professor Jeen, πρόκειται για ένα βήμα-κλειδί στην ανάπτυξη «έξυπνων υλικών» που προσαρμόζονται αυτόματα στο περιβάλλον τους. Από την πλευρά του, ο Professor Ohta υπογραμμίζει ότι το εύρημα αυτό ανοίγει τον δρόμο για εφαρμογές που εκτείνονται από την καθαρή ενέργεια έως τα προηγμένα ηλεκτρονικά και τα φιλικά προς το περιβάλλον δομικά υλικά.
Η σημασία του ελέγχου του οξυγόνου σε τέτοια υλικά είναι τεράστια. Στις κυψέλες καυσίμου στερεού οξειδίου, για παράδειγμα, η οξυγόνωση είναι κρίσιμη ώστε να παράγεται ηλεκτρική ενέργεια από υδρογόνο με ελάχιστες εκπομπές. Επίσης, η τεχνολογία αυτή μπορεί να συμβάλει σε θερμικούς διακόπτες – συσκευές που κατευθύνουν τη ροή της θερμότητας όπως ένας ηλεκτρικός διακόπτης ελέγχει το ρεύμα – αλλά και σε παράθυρα που ρυθμίζουν αυτόματα τη θερμοκρασία ενός κτηρίου, μειώνοντας τις ενεργειακές ανάγκες.
Αν συγκρίνουμε με προηγούμενα πειράματα, η διαφορά είναι θεμελιώδης: τα περισσότερα υλικά που υπόσχονταν παρόμοιες λειτουργίες ήταν υπερβολικά εύθραυστα και κατέρρεαν ύστερα από λίγους κύκλους χρήσης. Ο νέος κρύσταλλος, αντίθετα, όχι μόνο επιβιώνει, αλλά διατηρεί και τη μηχανική του σταθερότητα, προσφέροντας μια αξιόπιστη βάση για πρακτικές εφαρμογές.
Η ανακάλυψη αυτή δεν περιορίζεται απλώς σε ένα εντυπωσιακό επιστημονικό επίτευγμα. Ενσωματώνει την προοπτική να επανακαθορίσει κρίσιμες τεχνολογίες που συνδέονται άμεσα με την ενεργειακή μετάβαση και την καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής. Από συστήματα παραγωγής καθαρής ενέργειας μέχρι νέες εφαρμογές σε ηλεκτρονικές συσκευές και έξυπνα κτήρια, το «κρύσταλλο που αναπνέει» υπόσχεται να φέρει μια νέα εποχή στα υλικά του μέλλοντος.
Το μεγάλο ερώτημα που μένει ανοιχτό είναι το πότε και με ποιον τρόπο θα μπορέσει αυτή η ανακάλυψη να περάσει από το εργαστήριο στη βιομηχανία. Η μελέτη δείχνει ότι η βάση υπάρχει, ωστόσο, το στοίχημα είναι να αναπτυχθούν διαδικασίες παραγωγής μεγάλης κλίμακας και να βρεθεί ο τρόπος ώστε το υλικό να ενταχθεί σε υπαρκτές τεχνολογίες χωρίς δυσανάλογο κόστος.
[via]
