Um movimento perpétuo que se repete infinitamente: este é o espetáculo inédito que certos materiais oferecem agora sob um simples raio de luz. O seu segredo? Uma organização interna que se regenera continuamente sem aporte constante de energia.
Esta proeza foi alcançada na Universidade do Colorado em Boulder por Hanqing Zhao e Ivan Smalyukh. Os dois físicos desenvolveram um cristal temporal fabricado a partir de cristais líquidos, semelhantes aos dos nossos ecrãs. O seu trabalho, publicado na Nature Materials, marca um avanço maior: este cristal pode ser observado ao microscópio e, em certas condições, a olho nu.
Um cristal temporal visto ao microscópio.
Crédito: Zhao et Smalyukh, 2025, Nature Materials ;
imagem CC: https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Uma ideia teórica tornada realidade visível
Em 2012, o prémio Nobel Frank Wilczek imaginou uma matéria cuja regularidade não seria espacial, como no diamante ou no sal, mas temporal. As partículas oscilariam em ciclos infinitos. Esta hipótese foi inicialmente considerada absurda, pois parecia contradizer as leis termodinâmicas. No entanto, várias equipas produziram desde então sistemas que se aproximam disso, nomeadamente graças à informática quântica.
A originalidade da experiência realizada em Boulder reside na escolha de um material acessível. Os cristais líquidos, já bem conhecidos pela sua dupla natureza entre fluidez e rigidez, serviram de suporte ideal. Ao expô-los a uma luz específica, os investigadores observaram a emergência espontânea de estruturas dinâmicas. Ao contrário das abordagens quânticas complexas, este método não requer equipamento de ponta.
A visibilidade direta constitui um avanço inédito. Os motivos observados desdobram-se como bandas coloridas móveis, lembrando uma obra de arte cinética. Esta acessibilidade abre caminho a utilizações práticas até então impensáveis.
Uma simulação informática revela o funcionamento interno de um cristal temporal. Um feixe luminoso (seta azul) modifica a orientação das moléculas de corante (barras vermelhas), provocando o movimento dos cristais líquidos situados em baixo.
Crédito: Smalyukh Lab Quando a luz desencadeia a dança da matéria
Para obter estes cristais temporais, Hanqing Zhao e Ivan Smalyukh encerraram cristais líquidos entre duas placas de vidro cobertas de corantes sensíveis à luz. As amostras permaneciam estáveis enquanto nenhum raio era aplicado. Uma vez iluminados, os corantes modificaram a sua orientação e comprimiram as moléculas vizinhas.
Esta restrição gerou "torções" internas, comparáveis a nós difíceis de eliminar. Estas estruturas comportam-se como entidades autónomas, interagindo entre si segundo ciclos repetitivos. Os investigadores comparam-nas a dançarinos evoluindo em pares, separando-se e reencontrando-se em loop.
A estabilidade observada surpreende. Mesmo submetidos a variações de temperatura, os cristais prosseguiram os seus movimentos regulares. A robustez destes motivos temporais demonstra que o fenómeno não depende de condições extremas, mas assenta em mecanismos intrínsecos à matéria.
Autor do artigo: Cédric DEPOND
Fonte: Nature Materials