科羅拉多大學博爾德分校的物理學家創造出一種可被人眼觀察到的「時間晶體」。這一概念最早由諾貝爾獎得主 Frank Wilczek 在 2012 年提出。與其他如鑽石等晶體依賴於空間中的重複晶格模式不同，時間晶體的結構則是以時間為維度進行組織。其組成部分不會靜止，而是會在一個無限循環中移動和轉變。這一材料的設計可能會促成多種新技術的出現，包含防偽措施、二維條碼以及光學設備。根據研究的主要作者、科羅拉多大學博爾德分校物理系的研究生 Hanqing Zhao 的說法，「它們可以在顯微鏡下直接觀察，甚至在特殊條件下能夠被肉眼觀察到。」
儘管時間晶體曾被認為是不可能實現的，並且違反了熱力學的一項關鍵法則，但實際上在 2016 年的實驗中首次觀測到了時間晶體。2021 年，物理學家利用 Google 的量子計算機創造出一個原子網絡，這些原子在激光觸發後重複其運動。此次研究的獨特性在於，它是「世界上第一個」能夠被人眼觀察到的時間晶體。Zhao 和他的合作者，教授 Ivan Smalyukh，使用了液晶——這種材料與手機顯示屏中所用的液晶相同，以實現這一成就。
研究人員將液晶填充在兩片涂有染料分子的玻璃細胞中。當用特定的光照射樣本時，液晶會以重複的模式移動。通過顯微鏡觀察時，這些創造出的旋轉圖案類似於「迷幻的虎紋」，並在一個持續的循環中舞動。Smalyukh 表示：「一切都是從無到有，只需要照射光線，這整個時間晶體的世界就會出現。」研究人員解釋了這一現象的機制，當分子受到擠壓時，會聚集形成「扭結」，這些扭結能夠移動，並在適當的條件下像原子一樣行為。Smalyukh 指出：「它們像粒子一樣互相作用。」
在這項新研究中，研究人員在兩片涂有染料分子的玻璃之間放置了一種液晶溶液。當樣本最初靜止時，特定光線的照射使得染料分子改變位置。這些分子如同舞廳中的舞者般，不斷分開、旋轉，再次聚合，這一模式非常穩定，即使在改變樣本溫度的情況下也不會破壞。Smalyukh 說：「這就是這個時間晶體的美妙之處。你只需創建一些並不特別的條件，照射光線，就能使整個過程發生。」研究人員建議，這些材料可以用於先進的防偽措施。例如，在貨幣中嵌入「時間水印」，只需利用簡單的光線即可顯示出獨特的、動態的圖案，幾乎不可能被複製。此外，物理學家還建議可以堆疊時間晶體以創造更為複雜的圖案，這種結構可能成為存儲大量數字數據的新方法。隨著技術的進一步發展和測試，團隊相信其應用潛力將超越目前研究中提到的範疇。相關研究結果已發表在《Nature Materials》期刊上。
