과학자들은 처음으로 크리스탈을 만들었습니다.

새로운 연구에서, 콜로라도 대학교 바위의 물리학 자들은 휴대 전화 디스플레이에있는 것과 동일한 재료 인 액정을 사용하여 그러한 시계를 만들거나 적어도 인간이 그 아이디어에 도달 할 수있는만큼 가까운 시계를 만들었습니다. 팀의 발전은 “시간 결정”의 새로운 예입니다. 그것은 원자 나 다른 입자와 같은 조각이 일정한 움직임으로 존재하는 호기심의 물질 단계의 이름입니다.

연구원들은 시간을 결정한 최초의 사람은 아니지만 그들의 창조는 인간이 실제로 볼 수있는 첫 번째 기술, 이로 인해 다양한 기술 응용 프로그램을 열 수 있습니다.

CU Boulder의 물리학과 대학원생 인 Hanqing Zhao는“이 연구의 수석 저자이자 Cu Boulder의 물리학과 대학원생 인 Hanqing Zhao는“이 연구의 수석 저자이자 Cu Boulder의 물리학과 대학원생 인 Hanqing Zhao는“그들은 현미경과 특별한 조건에서 육안으로 직접 관찰 될 수있다.

그와 Ivan Smalyukh, 물리학 교수이자 RASEI (Renewable and Sustainable Energy Institute)의 동료는 9 월 4 일 저널에 결과를 발표했습니다. 자연 재료.

이 연구에서, 연구자들은 액정으로 채워진 유리 세포 (이 경우 고체와 액체와 약간 비슷한 막대 모양의 분자를 설계했습니다. 특별한 상황에서, 당신이 그들에게 빛을 비치면, 액정은 시간이 지남에 따라 반복되는 패턴에 따라 소용돌이 치고 움직이기 시작합니다.

현미경 하에서,이 액정 샘플은 환각적인 호랑이 줄무늬와 비슷하며, 영원히 회전하는 시계와 비슷한 시간 동안 계속 움직일 수 있습니다.

Smalyukh는“모든 것이 아무것도 태어났다”고 말했다. “당신이하는 일은 빛을 비추는 것입니다.

Zhao와 Smalyukh는 일본의 히로시마 대학교 (Hiroshima University)에 본사를 둔 매듭 키랄 메타 물질 (WPI-SKCM2)과 함께 국제 지속 가능성 연구소의 콜로라도 위성의 회원입니다.

공간과 시간의 결정

시간 결정은 공상 과학에서 벗어난 것처럼 들릴 수 있지만 다이아몬드 나 테이블 소금과 같은 자연적으로 발생하는 결정에서 영감을 얻습니다.

노벨상 수상자 인 Frank Wilczek은 2012 년에 Time Crystals의 아이디어를 처음 제안했습니다. 전통적인 결정을 “우주 결정”이라고 생각할 수 있습니다. 예를 들어, 다이아몬드를 구성하는 탄소 원자는 분리하기가 매우 어려운 공간에서 격자 패턴을 형성합니다. Wilczek은 공간이 아닌 시간을 제외하고 비슷하게 잘 정리 된 크리스탈을 만들 수 있는지 궁금해했습니다. 휴식 상태에서도 그러한 상태의 원자는 격자 패턴을 형성하지 않지만 영원히 루프하는 GIF와 같이 끝없는 주기로 움직이거나 변형 될 것입니다.

Wilczek의 독창적 인 개념은 불가능한 것으로 판명되었지만 그 이후 몇 년 동안 과학자들은 합리적으로 가까워지는 물질의 단계를 만들었습니다.

예를 들어 2021 년에 물리학 자들은 Google의 Sycamore Quantum 컴퓨터를 사용하여 특별한 원자 네트워크를 만듭니다. 팀이 그 원자들에게 레이저 빔으로 영화를 주었을 때, 그들은 여러 번 반복되는 변동을 겪었습니다.

춤 결정

새로운 연구에서 Zhao와 Smalyukh는 액정과 비슷한 업적을 달성 할 수 있는지 확인했습니다.

Smalyukh는이 분자를 올바른 방식으로 짜면 꼬임을 너무 단단히 모아서 꼬임을 형성 할 것이라고 설명했습니다. 놀랍게도, 이러한 꼬임은 특정 조건에서도 원자처럼 행동 할 수 있습니다.

Smalyukh는 “이러한 비틀기가 있고 쉽게 제거 할 수 없다”고 말했다. “그들은 입자처럼 행동하고 서로 상호 작용하기 시작합니다.”

현재의 연구에서, Smalyukh와 Zhao는 염료 분자로 코팅 된 2 개의 유리 조각 사이에 액정 용액을 샌드위치했습니다. 그 자체로,이 샘플들은 대부분 여전히 앉아있었습니다. 그러나 그룹이 특정 종류의 빛으로 그들을 때렸을 때, 염료 분자는 방향을 바꾸고 액정을 압박했습니다. 그 과정에서 수천 개의 새로운 꼬임이 갑자기 형성되었습니다.

그 꼬임은 또한 엄청나게 복잡한 일련의 단계에 따라 서로 상호 작용하기 시작했습니다. Jane Austen 소설에서 댄서들로 가득 찬 방을 생각해보십시오. 쌍이 부러지고, 방 주위를 돌리고, 함께 돌아와서 다시 한 번하십시오. 시간의 패턴도 비정상적으로 파손되기 어려웠습니다. 연구원들은 액정의 움직임을 방해하지 않고 샘플의 온도를 높이거나 낮출 수있었습니다.

Smalyukh는 “이것이 결정의 아름다움”이라고 말했다. “당신은 그다지 특별하지 않은 조건을 만듭니다. 당신은 빛을 비추고 모든 일이 일어납니다.”

Zhao와 Smalyukh는 그러한 시간 결정이 여러 가지 용도로 가질 수 있다고 말합니다. 예를 들어, 정부는이 자료를 청구서에 추가하여 위조하기가 더 어려워 질 수 있습니다. 100 달러의 지폐가 진짜인지 알고 싶다면 “Time Watermark”에 빛을 비추고 나타나는 패턴을보십시오. 여러 가지 시간 결정을 쌓아서이 그룹은 훨씬 더 복잡한 패턴을 만들 수있어 엔지니어가 방대한 양의 디지털 데이터를 저장할 수 있습니다.

Smalyukh는 “우리는 현재 응용 프로그램에 제한을두고 싶지 않다”고 말했다. “저는이 기술을 모든 종류의 방향으로 밀어 넣을 기회가 있다고 생각합니다.”