فیزیکدانان دانشگاه بولدر کلرادو نخستین «بلور زمانی» قابل مشاهده را با استفاده از کریستالهای مایع ساختند و نشان دادند که این ساختار هنگام تابش نور، حرکتهای تکرارشونده و خودپایدار ایجاد میکند.
به گزارش سرویس علمی تکناک، این پدیده سالها در فیزیک نظری مطرح بود و اکنون در مقیاس قابل مشاهده ساخته شده است. تیم تحقیق با استفاده از کریستالهای مایع —مواد آشنایی که در نمایشگرهای تلفن همراه استفاده میشوند— توانست ساختارهایی چرخان و منظم ایجاد کند، که رفتار آنها شبیه ذرات مستقل است. این ساختارها هنگام تابش نور شروع به حرکت میکنند و چرخههای زمانی را بدون توقف ادامه میدهند.
فیزیکدانان توضیح دادند که بلورهای زمانی برخلاف بلورهای معمولی، نظم خود را نه در فضا بلکه در زمان حفظ میکنند. در این حالت، اجزا بدون آنکه نیروی بیرونی به آنها وارد شود، در الگوی تکرارشونده حرکت میکنند. نسخههای پیشین این پدیده تنها در سامانههای کوانتومی یا زیر شرایط پیچیده آزمایشگاهی قابل مشاهده بودند، اما نمونه جدید با تجهیزات سادهتر قابل رؤیت است.
Hanqing Zhao، نویسنده اصلی مقاله اعلام کرد که این بلور زمانی در زیر میکروسکوپ بهوضوح دیده میشود و در برخی آزمایشها حتی با چشم غیرمسلح نیز قابل مشاهده است. او همراه با Ivan Smalyukh نتایج بررسی را در نشریه Nature Materials منتشر کرد. این دو پژوهشگر عضو مؤسسه RASEI هستند و در گروهی فعالیت میکنند که به بررسی مواد پیشرفته و ساختارهای پیچیده اختصاص دارد.
تیم پژوهش برای ساخت بلور زمانی، سلولهای شیشهای را با کریستالهای مایع پر کرد. این کریستالها از مولکولهای میلهای تشکیل میشوند که ویژگیهای جامد و مایع را همزمان دارند. پژوهشگران هنگام تاباندن نور بر این سلولها مشاهده کردند که مولکولها به شکل خودکار تغییر آرایش میدهند و جریانهایی چرخشی میسازند. نتیجه این فرایند، شکلگیری هزاران پیچوتاب بود که مانند ذرات رفتار میکردند و در الگوهای زمانی پیچیده با یکدیگر تعامل داشتند.
حرکت این ساختارها ساعتها ادامه یافت و حتی تغییر دما نیز آنها را متوقف نکرد. Smalyukh توضیح داد که شرایط فعالسازی بلور بسیار ساده است و تنها نیاز به تابش نور دارد. او این پدیده را «ظهور جهانی تازه از دل هیچ» توصیف کرد، چرا که تغییرات بسیار کوچک قادر بودند ساختاری خودسازمانیافته ایجاد کنند.
پژوهشگران بر این باور هستند که این بلورهای زمانی میتوانند کاربردهای عملی داشته باشند. یکی از این کاربردها ارتقای امنیت اسکناسها است. دولتها میتوانند لایهای از این مواد را به پول کاغذی اضافه کنند. اگر روی اسکناس نور تابیده شود، الگوی زمانی مخصوص آن ظاهر میشود و جعل را دشوارتر میکند. امکان ذخیرهسازی داده نیز مطرح شده است. پژوهشگران اعلام کردند که ترکیب چند بلور زمانی میتواند الگوهایی چندلایه بسازد و ظرفیت رمزگذاری را افزایش دهد.
تیم تحقیق معتقد است که دامنه کاربردهای بلور زمانی جدید بسیار گسترده است و این فناوری میتواند مسیرهای نوینی برای توسعه مواد پیشرفته، حسگرهای نوری، رمزگذاری و حتی ابزارهای امنیتی ایجاد کند.
