北京
科罗拉多大学博尔德分校的物理学家近日公布了一种新型"时间晶体"。
该校研究团队创造出人类肉眼可见的"时间晶体"。诺贝尔奖得主弗兰克·维尔切克于2012年首次提出时间晶体概念。
钻石等传统晶体具有空间重复的晶格结构，而时间晶体则是在时间维度上呈现类似的有序结构。其组成元素并非静止不动，而是以永不停止的循环持续运动与转化。
这种材料设计可衍生多种新技术，包括防伪措施、二维条形码和光学设备。论文第一作者、物理系研究生韩清（音译）表示："它们不仅能在显微镜下直接观测，在特定条件下甚至可用肉眼直接观察。"
显微镜下的时间晶体
尽管曾被认为违背热力学定律而不可能存在，时间晶体于2016年首次在实验中被观测到。2021年物理学家利用谷歌量子计算机构建原子网络，在激光触发后实现运动重复，成为著名案例。
而最新研究成果的独特之处在于，这是"世界首个"肉眼可见的时间晶体。韩清与合作者伊万·斯马柳赫教授采用手机显示屏常用的液晶材料完成这一创举。研究人员将棒状液晶分子注入玻璃腔体，这种分子同时具备固体和液体特性。
在特定光线照射下，液晶样本开始以重复模式运动。显微镜下观察到的旋转图案犹如"迷幻虎纹"，在持续循环中翩然舞动。斯马柳赫教授生动描述："万物从虚无中诞生。只需用光照射，整个时间晶体的世界就会显现。"
研究人员揭示了现象背后的机制：当分子受到挤压时，会聚集成"扭结"。这些扭结能够移动，并在适当条件下表现出原子般的特性。斯马柳赫指出："它们像粒子一样行为并开始相互作用。"
防伪技术新应用
新研究中，团队将液晶溶液置于两片镀有染料分子的玻璃之间。初始静止的样本在特定光线照射下，染料分子开始改变位置。这些分子如同舞厅中的舞者，不断重复着分离、旋转与重组的过程。
这种模式具有显著稳定性，即使改变样本温度仍保持不破缺。"这就是时间晶体的美妙之处，"斯马柳赫解释道，"只需创造并不特殊的条件，用光照射就能引发全部现象。"
研究人员认为该材料可打造先进防伪技术。例如在货币中嵌入"时间水印"，仅需简单光照即可显现几乎无法复制的独特动态图案。此外物理学家提出可通过堆叠时间晶体创建更复杂图案，这种结构或成为存储海量数字数据的新方式。
随着技术进一步开发和测试，研究团队相信其应用范围将超越当前研究的设想。
这项突破性研究成果已发表于《自然·材料》期刊。
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