Đột phá trong vật lý và vật chất ngừng tụ
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Colorado Boulder vừa công bố một phát hiện đột phá trong lĩnh vực vật lý vật chất ngừng tụ: lần đầu tiên tạo ra và quan sát trực tiếp trạng thái thời gian bằng mắt thường.
Công trình này được đăng tải trên tạp chí Nature Materials, đánh dấu một cột mốc quan trọng trong việc hiện thực hóa khái niệm được nhà vật lý Frank Wilczek đề xuất vào năm 2012.
Tinh thể thời gian quan sát dưới kính hiển vi (Ảnh: Nature Materials).
Tinh thể thời gian là gì?
Khi khác với tinh thể thông thường có cấu trúc lặp lại trong không gian, tinh thể thời gian là một trạng thái vật chất đặc biệt, trong đó các thành phần như nguyên tử hoặc phân tử chuyển động đều đặn theo thời gian mà không cần bổ sung năng lượng.
Hiện tượng này được ví như một chiếc đồng hồ tự hoạt động mãi mãi mà không cần lên dây cót.
Trong hơn một thập kỷ qua, nhiều nỗ lực tái tạo tinh thể thời gian đều yêu cầu môi trường lưỡng cực và không thể quan sát bằng mắt thường.
Phương pháp tạo tinh thể thời gian có thể quan sát
Trong nghiên cứu mới, nhóm của Giáo sư Ivan Smalyukh và nghiên cứu sinh Hanqing Zhao đã sử dụng vật liệu tinh thể lỏng quen thuộc trong công nghệ màn hình.
Họ đặt dung dịch tinh thể lỏng giữa hai tấm kính mỏng, sau đó chiếu sáng qua lớp kính được phủ một lớp phân tử đặc biệt.
Khi ánh sáng tương tác với phân tử, các thành phần thay đổi hướng, tác động đến cấu trúc tinh thể lỏng bên trong và tạo ra các mẫu “nuts xoắn” chuyển động nhấp nhô theo chu kỳ.
Hiện tượng này hình thành các hoa văn loang màu rõ nét, chuyển động đều đặn dưới kính hiển vi. Điều đáng chú ý là trong một số điều kiện ánh sáng và môi trường nhất định, các hoa văn này có thể được nhìn thấy trực tiếp bằng mắt thường.
Các tinh thể thời gian này còn có độ bền cao, duy trì chuyển động tuần hoàn ngay cả khi điều chỉnh nhiệt độ môi trường, mở ra tiềm năng ứng dụng thực tiễn.
Ứng dụng…