Физики создали видимый невооружённым глазом временной кристалл из жидких кристаллов

Пространственная конфигурация, временная периодичность и многочастичные взаимодействия непрерывных пространственно-временных кристаллов. Автор: Nature Materials (2025). DOI: 10.1038/s41563-025-02344-1

Физики из Университета Колорадо в Боулдере создали первый в мире временной кристалл, который можно наблюдать невооружённым глазом. Новая форма материи, созданная из жидких кристаллов (тех самых, что используются в дисплеях смартфонов), демонстрирует постоянное движение без внешнего источника энергии.

«Их можно наблюдать непосредственно под микроскопом и даже, при особых условиях, невооружённым глазом», — заявил ведущий автор исследования Ханьцин Чжао.

Учёные заполнили стеклянные ячейки жидкими кристаллами — стержнеобразными молекулами, которые ведут себя одновременно как твёрдое тело и жидкость. При определённых условиях, когда на них попадает свет, эти кристаллы начинают вращаться и двигаться, образуя повторяющиеся во времени узоры.

Под микроскопом образцы напоминают психоделические тигровые полосы и могут двигаться часами, подобно вечным часам. «Всё рождается из ничего. Всё, что вы делаете, — это светите светом, и возникает целый мир временных кристаллов», — пояснил профессор физики Иван Смалюх.

Кристаллы во времени и пространстве

Концепцию временных кристаллов в 2012 году предложил нобелевский лауреат Фрэнк Вильчек. Если обычные кристаллы (например, алмазы) имеют упорядоченную структуру в пространстве, то временные кристаллы демонстрируют периодичность во времени — их атомы движутся в бесконечном цикле без внешнего воздействия.

Танцующие кристаллы

В эксперименте исследователи поместили раствор жидких кристаллов между двумя стёклами, покрытыми молекулами красителя. При воздействии определённым светом молекулы красителя меняли ориентацию и сжимали жидкие кристаллы, создавая тысячи «изгибов», которые начинали взаимодействовать друг с другом по сложным законам.

Применение непрерывных пространственно-временных кристаллов в дизайне защитных элементов. Автор: Nature Materials (2025). DOI: 10.1038/s41563-025-02344-1

Полученные временные кристаллы обладают практическим потенциалом. Их можно использовать для защиты банкнот от подделки — при освещении специальным светом будет проявляться уникальный временной водяной знак. Также многослойные структуры таких кристаллов могут хранить большие объёмы цифровых данных.

«Мы не хотим сейчас ограничивать возможные применения. Думаю, есть возможности развивать эту технологию в самых разных направлениях», — отметил Смалюх.

Дополнительная информация: Hanqing Zhao et al, Space-time crystals from particle-like topological solitons, Nature Materials (2025). DOI: 10.1038/s41563-025-02344-1