Một nhóm nhà nghiên cứu Hàn Quốc và Nhật Bản xác định được loại tinh thể hoàn toàn mới, thực sự có thể “thở”! Tinh thể này có khả năng hấp thụ và giải phóng oxy liên tục ở nhiệt độ tương đối thấp. Đặc tính kỳ lạ này, có thể mở hướng cho những tiến bộ vượt bậc trong hệ thống năng lượng sạch, như pin nhiên liệu, cửa sổ thông minh điều chỉnh nhiệt, các thiết bị nhiệt thế hệ tiếp theo.

Tinh thể này là oxit kim loại được chế tạo đặc biệt từ strontium, sắt và cobalt. Điều đáng chú ý là khả năng phục hồi của nó: khi được nung nóng ở nhiệt độ khoảng 400 độ C, tinh thể giải phóng oxy rồi hút oxy trở lại mà không bị phá vỡ. Chu trình này có thể lặp lại nhiều lần, khiến tinh thể này rất phù hợp cho các công nghệ thực tế.

Nghiên cứu đáng chú ý này được dẫn dắt bởi Giáo sư Hyoungjeen Jeen thuộc Khoa vật lý, Đại học quốc gia Pusan, Hàn Quốc, hợp tác với Giáo sư Hiromichi Ohta thuộc Viện nghiên cứu khoa học điện tử, Đại học Hokkaido, Nhật Bản. Kết quả nghiên cứu của họ được công bố trên tạp chí Nature Communications ngày 15/8/2025.

Khả năng kiểm soát oxy theo cách này rất quan trọng đối với các thiết bị như pin nhiên liệu oxit rắn, vốn có thể tạo ra điện từ hydro với lượng khí thải rất thấp. Nó cũng quan trọng đối với bóng bán dẫn nhiệt, vốn dẫn nhiệt theo cách tương tự như công tắc dẫn điện, và đối với các cửa sổ thông minh, có thể tự động điều chỉnh lượng nhiệt đi qua chúng tùy thuộc điều kiện bên ngoài.

Cho đến nay, hầu hết vật liệu có khả năng kiểm soát oxy theo cách này đều quá mỏng manh hoặc chỉ hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, chẳng hạn như đòi hỏi nhiệt độ cao hơn nhiều. Vật liệu mới này hoạt động trong điều kiện ôn hòa hơn và vẫn ổn định.

Phát hiện này đáng chú ý ở hai điểm: chỉ có các ion cobalt bị khử và quá trình này dẫn đến sự hình thành cấu trúc tinh thể hoàn toàn mới nhưng ổn định, Giáo sư Jeen giải thích. Họ cũng chứng minh vật liệu có thể trở lại dạng ban đầu khi oxy được đưa trở lại, cho thấy quá trình này hoàn toàn có thể đảo ngược.

Đây là bước tiến lớn, hướng tới việc hiện thực hóa các vật liệu thông minh có khả năng tự điều chỉnh theo thời gian thực, Giáo sư Ohta cho biết. Các ứng dụng tiềm năng của vật liệu này, trải dài từ năng lượng sạch đến điện tử, thậm chí cả vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường.