Физики из Калифорнийского университета в Боулдере представили новый образец «кристалла времени».
Репрезентативное изображение: Лауреат Нобелевской премии Франк Вильчек впервые предложил концепцию кристалла времени в 2012 году.
Getty Images
Физики из Университета Колорадо в Боулдере создали «кристалл времени», видимый человеческому глазу.
Лауреат Нобелевской премии Франк Вильчек впервые предложил концепцию кристалла времени в 2012 году.
В то время как другие кристаллы, такие как алмазы, определяются повторяющимся узором решетки в пространстве, кристалл времени имеет схожую организованную структуру, но в измерении времени.
Его компоненты не будут стоять на месте, а будут двигаться и трансформироваться в бесконечном цикле.
Конструкция этого материала может позволить использовать различные новые технологии, включая меры по борьбе с подделками, двумерные штрихкоды и оптические устройства.
«Их можно наблюдать непосредственно под микроскопом, а при особых условиях даже невооруженным глазом», — сказал Ханьцин Чжао, ведущий автор и аспирант кафедры физики Калифорнийского университета в Боулдере.
Кристалл времени под микроскопом
Хотя когда-то считалось, что это невозможно и является нарушением ключевого закона термодинамики, кристаллы времени впервые были обнаружены в ходе эксперимента 2016 года.
Яркий пример произошел в 2021 году, когда физики использовали квантовый компьютер Google для создания сети атомов, которые повторяли свои движения после воздействия лазера.
Это новое творение уникально среди них, поскольку оно является «первым в мире», видимым человеческому глазу.
Чтобы добиться этого, Чжао и его коллега, профессор Иван Смалюх, использовали жидкие кристаллы — те же материалы, что используются в дисплеях телефонов.
Исследователи заполнили стеклянные ячейки жидкими кристаллами, представляющими собой стержнеобразные молекулы, обладающие свойствами твердого тела и жидкости.
При освещении образцов определенным светом жидкие кристаллы начинают двигаться в повторяющихся узорах.
Если рассматривать под микроскопом, закрученные узоры творения напоминают «психоделические тигриные полосы» и танцуют в непрерывном, повторяющемся цикле.
«Всё рождается из ничего. Стоит лишь посветить, и возникает целый мир кристаллов времени», — сказал Смалюх.
Исследователи объяснили механизм этого явления.
При сжатии молекулы сжимаются, образуя «изгибы». Эти изгибы могут перемещаться и при определённых условиях вести себя подобно атомам.
«Они ведут себя как частицы и начинают взаимодействовать друг с другом», — отметил Смалюх.
Использование в мерах по борьбе с подделкой
В новом исследовании ученые поместили жидкокристаллический раствор между двумя кусочками стекла, покрытыми молекулами красителя.
Первоначально образец был неподвижен, но при освещении его определенным светом молекулы красителя начали менять положение.
Подобно танцорам в бальном зале, эти молекулы распадаются, вращаются и снова собираются вместе, снова и снова.
Эта картина оказалась на удивление стабильной и оставалась неизменной даже при изменении температуры образца.
«В этом и заключается прелесть этого кристалла времени», — сказал Смалюх. «Вы просто создаёте какие-то не такие уж особенные условия. Вы зажигаете свет, и всё происходит».
Исследователи предполагают, что эти материалы могут стать основой для усовершенствованных мер защиты от подделок.
Например, встраивание «водяных знаков времени» в купюры позволит с помощью простого света выявить уникальный, движущийся узор, скопировать который будет практически невозможно.
Более того, физики предполагают, что кристаллы времени можно складывать друг на друга, создавая более сложные узоры. Такая структура может стать новым способом хранения больших цифровых данных.
Команда полагает, что по мере дальнейшего развития и тестирования технологии ее можно будет использовать иными способами, чем те, которые упомянуты в текущем исследовании.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Materials.
Sourse: interestingengineering.com
