Обычные материалы расширяются при нагревании и сжимаются под давлением. Но открытие, сделанное исследователями из Чикагского университета и Калифорнийского университета в Сан-Диего, ломает эту логику. Они обнаружили вещество, которое делает ровно наоборот: уменьшается в объеме от тепла и увеличивается при сжатии.  

Эффект проявляется только в особом, метастабильном состоянии материала. В обычных условиях он ведет себя предсказуемо, но при определенных условиях его атомная структура реагирует на внешние воздействия не так, как ожидается. Например, при нагреве связи между атомами перестраиваются так, что материал не расширяется, а, наоборот, уплотняется.  

У этого явления есть практическое применение. Один из авторов исследования, Минхао Чжан, объясняет: если подать на такой материал электрическое напряжение, он возвращается в исходное состояние. Это значит, что его можно использовать для восстановления аккумуляторов. Со временем батареи электромобилей теряют емкость, но с помощью нового материала их можно «перезагрузить», вернув почти первоначальные характеристики.  

Еще одно возможное применение — создание конструкционных батарей. Если корпус самолета или автомобиля одновременно служит аккумулятором, это снизит вес и повысит эффективность. Новый материал может защитить такие батареи от перепадов температур и давления, что особенно важно в авиации.  

Ученые также изучают, как материал реагирует на экстремальные нагрузки. При давлении в гигапаскалях — сравнимом с тем, что возникает в земной коре — он не сжимается, а расширяется. Это свойство, названное «отрицательной сжимаемостью», позволяет создавать конструкции, которые не деформируются под высоким давлением.  

Ученые подчеркивают, что их работа — не только про технологии, но и про фундаментальную науку. Поведение материала заставляет пересмотреть некоторые базовые принципы физики и химии. Следующий шаг — понять, как именно работают эти механизмы, и найти способы управлять ими с еще большей точностью.