Estranhos ‘Cristais do tempo’ são tornados visíveis finalmente

Estranhos ‘Cristais do tempo’ são tornados visíveis finalmente

Por Elizabeth Gibney & Nature Magazine

Um cristal de tempo é uma forma de matéria que mostra padrões contínuos e repetidos ao longo do tempo, assim como os átomos em uma repetição normal de cristal no espaço. Exemplos uma vez existiam em apenas matéria quântica complexa, mas agora os físicos encontraram uma maneira de tornar um cristal de tempo que pode ser visto, sob certas condições, a olho nu.

O feito, realizado por físicos da Universidade do Colorado Boulder, e publicado em Materiais naturais Em 4 de setembro, os cristais líquidos envolveram-moléculas em forma de barra com propriedades entre as de um líquido e as de um sólido. Simplesmente iluminando os cristais líquidos, a equipe criou ondulações de moléculas torcidas através deles. As ondulações continuaram se movendo por horas, ondulando com uma batida distinta, mesmo quando os pesquisadores mudaram as condições. O ritmo também estava fora de sincronia com qualquer força de entrada – cumprindo os dois critérios de definição de um cristal no tempo.

Embora parte desse comportamento de cristais líquidos já fosse conhecido, ninguém havia considerado anteriormente se poderia ser aproveitado para fazer um cristal no tempo, diz Young-Ki Kim, cientista de materiais da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang na Coréia do Sul.

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A escala macroscópica do cristal do tempo – em milímetros a centímetros de diâmetro – cria oportunidades “para fornecer uma compreensão mais profunda” dos fenômenos, diz ele. Os padrões distintos nos cristais também podem permitir que eles sejam usados ​​em dispositivos anti-assaltos, dizem os autores.

Máquinas impossíveis

O físico-prêmio do Nobel, Frank Wilczek, propôs pela primeira vez a idéia de um cristal do tempo em 2012. A versão de Wilczek era quase como uma máquina de movimento perpétuo; algo que pedalou sem parar enquanto em seu estado de repouso natural. Mais tarde, uma equipe publicou um artigo que matematicamente provou que esse conceito era impossível, mas os pesquisadores logo descobriram que outros tipos de tempo cristal eram possíveis. Os cristais de tempo ordenados poderiam existir, por exemplo, em sistemas bizarros que estavam perpetuamente em fluxo, e não em repouso.

Desde então, os cristais de tempo foram feitos de várias maneiras, usando defeitos em nanoescala interagentes em diamantes, íons presos e simulados no computador quântico sycamore do Google. Mas a maioria dos exemplos está na escala microscópica.

O sistema mais recente envolve iluminar uma luz, mesmo a de uma lâmpada normal, em um filme de cristal líquido preso entre duas placas de vidro. Quando a luz atinge moléculas de corante fotossensível nas placas de vidro, elas trocam sua orientação, que desencadeia moléculas no cristal líquido para começar a torcer.

As forças intermoleculares entre moléculas de cristal líquido do tipo haste significam que elas geralmente todos apontam na mesma direção. Se alguns começarem a torcer, isso desencadeia um efeito dominó: as moléculas se reorientam em uma interação complexa que se move pela amostra como uma onda mexicana.

Desta sopa de moléculas, surgem formações distorcidas estáveis ​​que se comportam como partículas. Essas partículas interagem entre si para criar ondulações observáveis. “Ficamos surpresos e empolgados ao ver que essa ordem cristalina pode ser facilmente observada em sistemas de matéria suave”, diz Ivan Smalyukh, físico da Universidade do Colorado Boulder, que liderou o trabalho.

Para observar a dança molecular em detalhes, os autores analisaram o sistema de cristal no tempo usando um tipo de microscópio que transmite apenas luz polarizada. A quantidade de luz que passa depende do alinhamento de uma molécula, revelando as ondulações do tempo de Crystal como uma série de listras escuras e brilhantes.

O tempo de cristal manteve seu ritmo distinto por horas, mesmo quando os pesquisadores variaram sua temperatura e intensidade da luz. Como a configuração pode ser aprimorada para criar padrões de centímetros de diâmetro, o efeito pode ser visto a olho nu, embora com menos contraste e resolução do que com o microscópio, diz Smalyukh.

Como o padrão muda no espaço e no tempo, o sistema é tecnicamente um cristal espacial, dizem os autores. Inquestionavelmente se encaixa na definição de um cristal do tempo, acrescenta Smalyukh, mas apresenta a questão de saber se outros efeitos periódicos também se encaixam na conta.

Os autores dizem que esses cristais do tempo não são apenas uma curiosidade. As finas camadas de cristal podem ser incorporadas nas notas bancárias como uma maneira de verificar sua autenticidade. A luz que passa por pilhas de cristais diferentes, cada uma com um padrão característico diferente, criaria não apenas uma ondulação em uma direção, mas um código de barras em 2D que seria extremamente difícil de falsificar e também poderia ser usado para armazenar informações, dizem eles.

“Não queremos colocar um limite nos aplicativos agora”, acrescentou Smalyukh, em comunicado. “Acho que há oportunidades para empurrar essa tecnologia em todos os tipos de direções”.

Este artigo é reproduzido com permissão e foi publicado pela primeira vez em 15 de setembro de 2025.

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