Uma equipe de pesquisadores da Universidade do Colorado em Boulder desenvolveu cristais de tempo visíveis, uma conquista significativa na física da matéria condensada. Esta abordagem inovadora permite a observação direta de cristais de tempo em condições laboratoriais padrão, em contraste com métodos anteriores que requeriam sistemas quânticos complexos.
O estudo, intitulado "Cristais espaço-temporais a partir de solitons topológicos semelhantes a partículas", foi publicado na revista Nature Materials em 4 de setembro de 2025. Cristais de tempo representam uma fase única da matéria que exibe movimento periódico no tempo sem entrada de energia, desafiando os conceitos tradicionais de equilíbrio. Diferentemente dos cristais espaciais, que possuem padrões repetitivos no espaço, os cristais de tempo mantêm uma ordem dinâmica baseada no tempo.
A equipe, liderada pelo estudante de pós-graduação Hanqing Zhao e pelo Professor Ivan Smalyukh, utilizou moléculas de cristal líquido em forma de bastão. Ao expor essas moléculas a fontes de luz específicas, eles induziram padrões de movimento persistentes que se assemelhavam a estruturas em evolução temporal. Esses padrões permaneceram estáveis por horas sem energia externa, demonstrando a robustez da fase de cristal de tempo. A formação de "kinks", distorções localizadas na organização molecular, foi crucial para este fenômeno.
Sob exposição à luz, moléculas de corante revestindo o vidro exerciam forças mecânicas sobre os cristais líquidos, fazendo com que esses kinks se formassem, movessem e interagissem de maneiras complexas. Esse comportamento semelhante a partículas levou os cristais líquidos a exibirem sequências coreografadas, lembrando um salão de baile. Esta conquista abre portas para potenciais aplicações em medidas de autenticação ultra-seguras e tecnologias avançadas de armazenamento de dados.
A inspiração para esta pesquisa remonta à proposta de 2012 do laureado com o Nobel Frank Wilczek, que sugeriu a existência de cristais de tempo como uma nova fase da matéria que quebra a simetria temporal. Em 2021, uma equipe de físicos utilizou o processador quântico Sycamore do Google para criar uma rede de átomos exibindo características de cristal de tempo. A inovação do grupo CU Boulder destaca-se ao aproveitar cristais líquidos clássicos, tornando a observação direta viável e simplificando os montagens experimentais.
O conjunto experimental envolveu o sanduíche de uma solução de cristais líquidos entre duas placas de vidro, cada uma revestida com moléculas de corante específicas que respondem dinamicamente à luz. Quando iluminados, esses corantes sofrem reorientação molecular, impondo restrições físicas à matriz de cristal líquido, o que desencadeia o surgimento espontâneo dos kinks. Esses solitons topológicos atuam como entidades discretas e quase-partículas cujas interações dão origem ao comportamento coletivo.
As potenciais aplicações desses cristais de tempo são vastas. Incorporá-los em moedas poderia revolucionar as tecnologias anti-falsificação, pois o padrão de evolução temporal ativado por luz seria extraordinariamente difícil de replicar. A simplicidade na geração desses cristais de tempo — meramente iluminando o sistema com um comprimento de onda de luz específico sob condições modestas — destaca a acessibilidade e escalabilidade dessa abordagem.
Zhao e Smalyukh são afiliados ao International Institute for Sustainability with Knotted Chiral Meta Matter (WPI-SKCM2), sediado na Universidade de Hiroshima, no Japão. Seu esforço colaborativo exemplifica a natureza global da pesquisa de ponta, misturando expertise entre continentes para explorar os reinos inexplorados da física espaço-temporal.