科羅拉多大學波德分校（University of Colorado Boulder）的研究團隊於2025年9月4日在《自然材料》（Nature Materials）期刊上發表了一項突破性研究，成功利用液晶創造出可見的時間晶體。這項由研究生趙漢青（Hanqing Zhao）和伊凡·斯馬柳克（Ivan Smalyukh）教授領導的研究，標誌著物質科學領域的一大進展，使得時間晶體能在標準實驗室條件下被直接觀察，這與過去需要複雜量子系統的方法截然不同。
時間晶體是一種獨特的物質相，其特點是在沒有外部能量輸入的情況下展現出時間上的週期性運動，這挑戰了傳統的平衡概念。與在空間中具有重複圖案的空間晶體不同，時間晶體維持著一種動態的時間秩序。儘管先前研究多集中於量子系統，但這項研究證明了使用液晶觀察時間晶體的可行性。
研究團隊利用封裝在玻璃細胞中的桿狀液晶分子，透過特定光源照射，誘導出類似時間演化結構的持久運動模式。這些模式在數小時內保持穩定，無需外部能量輸入，展現了時間晶體相的穩健性。這種現象的關鍵在於「扭結」（kinks）的形成，這是分子排列中的局部畸變。在光照下，塗覆在玻璃上的染料分子對液晶施加機械力，促使這些扭結形成、移動並複雜地互動，展現出粒子般的行為，使液晶呈現出精心編排的序列，如同舞廳裡不斷分離又重聚的舞伴。
這項研究的靈感源自諾貝爾獎得主弗蘭克·威爾切克（Frank Wilczek）在2012年提出的願景，他預言了時間晶體作為一種打破時間對稱性的新物質相的存在。與原子排列成空間晶格的傳統空間晶體不同，時間晶體的週期性存在於時間中，其組成粒子在不消耗能量的情況下持續振盪。
此項技術的潛在應用廣泛，包括超安全認證措施和先進數據儲存技術。能夠在普通顯微鏡下直接觀察時間晶體，簡化了實驗設置，並為將這種現象整合到實際技術中鋪平了道路。例如，將這些材料嵌入貨幣中，可以透過光激活的、時間演化的「時間水印」來徹底改變防偽技術，這種水印極難複製。此外，透過堆疊多層時間晶體，還可以實現複雜的資訊儲存解決方案，潛在地提供巨大的數據容量。
科羅拉多大學波德分校的研究人員趙漢青和伊凡·斯馬柳克教授隸屬於日本廣島大學的國際打結手性超材料可持續性研究所（WPI-SKCM2）。他們的合作體現了尖端研究日益全球化的趨勢，匯集了跨越大陸的專業知識來探索時空物理學的未知領域。這項發現不僅豐富了基礎物理學，還為經典系統中時間平移對稱性破壞提供了一個具體的體現，預計將激發新的理論模型和實驗研究。隨著研究人員不斷優化控制機制、探索新材料並深入研究其底層機制，科學界預期將迎來一個時間模式像空間結構一樣可操控且融入技術的時代。