ZHAO & SMALYUKH, 2025, NATURE MATERIALS;
MADRID 8 set. (EUROPA PRESS) -
Físicos da Universidade do Colorado, em Boulder, usaram cristais líquidos, como os de uma tela de telefone, para criar um "cristal do tempo", o primeiro que os seres humanos podem ver.
Os cristais do tempo são um novo estado da matéria no qual os átomos não estão apenas ordenados no espaço, como em um cristal normal, mas também exibem um padrão de movimento ou estado quântico (como o spin) que se repete periodicamente ao longo do tempo. Esse movimento é autônomo, ou seja, não requer nenhuma entrada de energia externa e funciona como o "tique-taque" de um relógio quântico, o que faz com que eles tenham potencial para revolucionar campos como computação quântica, metrologia e informação quântica.
"Eles podem ser observados diretamente com um microscópio e até mesmo, sob condições especiais, a olho nu", disse Hanqing Zhao, principal autor do estudo e estudante de pós-graduação do Departamento de Física da Universidade do Colorado em Boulder, em um comunicado.
Ele e Ivan Smalyukh, professor de física e membro do Renewable and Sustainable Energy Institute (RASEI), publicaram suas descobertas em 4 de setembro na revista Nature Materials.
No estudo, os pesquisadores projetaram células de vidro preenchidas com cristais líquidos - nesse caso, moléculas em forma de bastão que se comportam de forma semelhante a um sólido e um líquido. Em circunstâncias especiais, quando iluminados, os cristais líquidos começam a girar e a se mover, seguindo padrões que se repetem ao longo do tempo.
COMO LISTRAS DE TIGRE
Sob o microscópio, essas amostras de cristal líquido se assemelham a listras de tigre psicodélicas e podem continuar se movendo por horas, como aquele relógio que gira eternamente.
"Tudo nasce do nada", disse Smalyukh. "Basta acender uma luz sobre eles e todo esse mundo de cristais de tempo emerge.
Zhao e Smalyukh são membros do satélite do Colorado do International Institute for Sustainability with Knotted Chiral Metamatter (WPI-SKCM2), sediado na Universidade de Hiroshima, no Japão. A missão desse instituto internacional é criar formas artificiais de matéria e contribuir para a sustentabilidade.
Os cristais do tempo podem parecer ficção científica, mas eles são inspirados em cristais naturais, como diamantes ou sal de cozinha.
O ganhador do prêmio Nobel Frank Wilczek propôs a ideia dos cristais do tempo pela primeira vez em 2012. Podemos pensar nos cristais tradicionais como "cristais espaciais". Os átomos de carbono que compõem um diamante, por exemplo, formam um padrão de treliça no espaço que é muito difícil de ser quebrado.
Wilczek se perguntou se seria possível construir um cristal com uma organização semelhante, só que no tempo em vez de no espaço. Mesmo em repouso, os átomos em tal estado não formariam um padrão de rede, mas se moveriam ou se transformariam em um ciclo infinito, como um GIF que se repete indefinidamente.
O conceito original de Wilczek mostrou-se impossível de ser implementado, mas desde então os cientistas criaram fases da matéria que se aproximam disso.
Em 2021, por exemplo, os físicos usaram o computador quântico Sycamore do Google para criar uma estrutura especial de átomos. Ao aplicar um feixe de laser a esses átomos, eles experimentaram flutuações que foram repetidas várias vezes.
CRISTAIS DANÇANTES
No novo estudo, Zhao e Smalyukh se propuseram a verificar se poderiam realizar um feito semelhante com cristais líquidos.
Smalyukh explicou que, se essas moléculas forem pressionadas corretamente, elas se aglutinam com tanta força que formam dobras. Surpreendentemente, essas dobras se movem e podem até mesmo, sob certas condições, se comportar como átomos. "Você tem essas dobras e não é fácil removê-las", disse Smalyukh. "Elas se comportam como partículas e começam a interagir umas com as outras.
No estudo atual, Smalyukh e Zhao colocaram uma solução de cristais líquidos entre duas peças de vidro revestidas com moléculas de corante. Por si só, essas amostras permaneceram praticamente imóveis. Mas quando o grupo incidiu um determinado tipo de luz sobre elas, as moléculas de corante mudaram sua orientação e comprimiram os cristais líquidos. No processo, milhares de novas curvas se formaram repentinamente.
Essas curvas também começaram a interagir umas com as outras em uma série de etapas incrivelmente complexas. Os padrões ao longo do tempo também eram excepcionalmente difíceis de serem quebrados: os pesquisadores conseguiram aumentar ou diminuir a temperatura de suas amostras sem interromper o movimento dos cristais líquidos.
"Essa é a beleza desse cristal temporal", disse Smalyukh. "Você simplesmente cria condições que não são tão especiais. Você projeta uma luz e tudo acontece."
Zhao e Smalyukh dizem que esses cristais do tempo podem ter vários usos. Os governos poderiam, por exemplo, adicionar esses materiais às cédulas bancárias para dificultar a falsificação. Se você quiser saber se uma nota de US$ 100 é genuína, basta iluminar a "marca d'água do tempo" e observar o padrão que aparece. Ao empilhar vários cristais de tempo diferentes, o grupo pode criar padrões ainda mais complexos, o que poderia permitir que os engenheiros armazenassem grandes quantidades de dados digitais.
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