Une équipe de scientifiques de la Corée et du Japon a découvert un nouveau type de cristal qui peut absorber à plusieurs reprises et libérer de l’oxygène dans des conditions relativement douces. Cette capacité de «respiration» inhabituelle pourrait ouvrir la voie aux progrès des systèmes d’énergie propre, de l’électronique et des technologies de construction intelligentes.
Le matériau est un nouvel oxyde métallique composé de strontium, de fer et de cobalt. Contrairement à la plupart des matériaux de contrôle de l’oxygène, qui sont fragiles ou ne fonctionnent que à des températures extrêmement élevées, ce cristal reste stable et fonctionne à des températures plus basses.
«C’est comme donner les poumons en cristal et il peut inhaler et expirer l’oxygène sur commande», explique le professeur Hyoungjeen Jeen du Département de physique, Pusan National University, Corée, qui a dirigé la recherche. Les résultats ont été publiés dans Communications de la nature le 15 août 2025.
Pourquoi le contrôle de l’oxygène est important
La capacité de réguler l’oxygène dans les matériaux est vitale pour l’énergie de nouvelle génération et les technologies électroniques. Par exemple:
- Piles à combustible à oxyde solide Utilisez l’oxygène pour produire efficacement de l’électricité à partir d’hydrogène avec un minimum d’émissions.
- Transistors thermiques Contrôlez le flux de chaleur de la même manière que les transistors électriques contrôlent le courant de contrôle.
- Fenêtres intelligentes Peut régler le flux de chaleur en fonction des conditions météorologiques, améliorant l’efficacité énergétique dans les bâtiments.
«Il s’agit d’une étape majeure vers la réalisation de matériaux intelligents qui peuvent s’adapter en temps réel», explique le co-auteur, le professeur Hiromichi Ohta de l’Institut de recherche pour les sciences électroniques de l’Université Hokkaido, Japon.
Un processus stable et réversible
Ce qui rend la découverte remarquable, c’est sa stabilité et sa réversibilité. Lorsqu’il est chauffé dans un environnement gazier simple, le cristal libère de l’oxygène en réduisant les ions de cobalt, créant une nouvelle structure cristalline mais stable. Lorsque l’oxygène est réintroduit, le matériau revient à son état d’origine – sans dégradation.
«Cette constatation est frappante de deux manières: seuls les ions de cobalt sont réduits, et le processus conduit à la formation d’une structure cristalline entièrement nouvelle mais stable», explique le professeur Jeen.
La capacité de répéter ce cycle à plusieurs reprises rend le matériel très prometteur pour les applications du monde réel.
Applications de grande envergure
La recherche suggère des applications potentielles dans plusieurs domaines:
- Production d’énergie propre à travers des piles à combustible plus efficaces
- Électronique de nouvelle génération comme les transistors thermiques
- Technologies de construction respectueuses de l’environnement Comme des fenêtres intelligentes adaptatives
«Les applications potentielles vont de l’énergie propre à l’électronique et même aux matériaux de construction respectueux de l’environnement», note le professeur Ohta.
Financement et collaboration
Cette collaboration internationale a été soutenue par:
- Fondation nationale de recherche de Corée (NRF)
- Japan Society for the Promotion of Science (JSPS)
- Institut de sciences fondamentales de la Corée
- Ministère des sciences et des TIC (Corée)
- Crossover Alliance pour créer l’avenir avec les gens, l’intelligence et les matériaux
- Network Joint Research Center for Materials and Devices
Principaux à retenir
- Nouveau cristal à respiration d’oxygène Fabriqué de strontium, de fer et de cobalt découvert.
- Absorbe et libère de l’oxygène à des températures relativement basses.
- Processus stable et réversible Permet une utilisation répétée sans dégradation.
- Potentiel de percée Pour les piles à combustible, les dispositifs thermiques et les matériaux de construction intelligents.
- Publié dans Communications de la nature (15 août 2025) par des scientifiques de la Corée et du Japon.
Questions fréquemment posées
Qu’arrive-t-il à la structure des films minces Brownmillerite SFCO lorsqu’ils sont chauffés dans un environnement riche en hydrogène?
Lorsque les films minces SFCO Brownmillerite sont chauffés dans un environnement riche en hydrogène, ils subissent une transformation structurelle. À des températures allant jusqu’à 300 ° C, la structure reste stable, mais à des températures plus élevées (400 ° C et plus), les films perdent leur commande d’origine et forment une nouvelle phase déficiente en oxygène.
Comment la présence de fer affecte-t-elle la stabilité de la phase réduite dans les films SFCO?
La présence de fer dans les films SFCO aide à stabiliser la phase réduite pendant le processus de réduction. Alors que les ions de cobalt sont réduits et conduisent à des changements structurels, le fer reste chimiquement stable et empêche l’effondrement de la structure, permettant la formation d’une phase stable déficiente en oxygène.
Quelles sont les implications de la réduction sélective du cobalt sur les propriétés optiques des films SFCO?
La réduction sélective du cobalt dans les films SFCO entraîne un élargissement de la bande interdite optique et une transparence améliorée. Cela signifie que les films réduits peuvent être plus transparents et avoir des propriétés optiques accordables, ce qui les rend adaptées aux applications en optoélectronique et en dispositifs électrochromiques.
