Κρύσταλλοι ονομάζονται γενικά τα στερεά υλικά των οποίων τα άτομα ή μόρια διατάσσονται σε συγκεκριμένα μοτίβα που επαναλαμβάνονται στον χώρο, όπως για παράδειγμα οι εξαγωνικοί κρύσταλλοι του πάγου. Μια πιο εξωτική βερσιόν της ιδέας είναι οι χρονοκρύσταλλοι, των οποίων τα μοτίβα επαναλαμβάνονται όχι μόνο στον χώρο αλλά και στον χρόνο.

Μέχρι σήμερα, χρονοκρύσταλλοι είχαν δημιουργηθεί μόνο σε περίπλοκα, κβαντικά συστήματα. Τώρα, όμως, αμερικανοί ερευνητές παρουσιάζουν στο «Nature Materials» τους πρώτους χρονοκρυστάλλους που μπορούν να γίνουν ορατοί με γυμνό μάτι – και θα μπορούσαν μάλιστα να βρουν πρακτικές εφαρμογές.

Το επίτευγμα βασίζεται σε υγρούς κρυστάλλους, μόρια σε σχήμα ράβδου που έχουν την τάση να ευθυγραμμίζονται αυθόρμητα μεταξύ τους. Οι ερευνητές φώτισαν ένα στρώμα υγρών κρυστάλλων που είχαν παγιδευτεί ανάμεσα σε γυάλινες πλάκες με φωτοευαίσθητη επίστρωση. Το φως που έπεσε στην επίστρωση ανάγκασε κάποιους υγρούς κρυστάλλους να αλλάξουν προσανατολισμό, παρασύροντας μαζί τους και τους γειτονικούς κρυστάλλους λόγω διαμοριακών δυνάμεων. Αυτό έθεσε σε κίνηση ένα φαινόμενο ντόμινο, στο οποίο οι κρύσταλλοι αναδιοργανώνονταν σε μια περίπλοκη αλληλεπίδραση που εξαπλώθηκε σε όλο το δείγμα.

Το φαινόμενο έγινε ορατό ως κινούμενες σκοτεινές και φωτεινές λωρίδες, κάτι σαν το «μεξικανικό κύμα» που σχηματίζουν οι θεατές σε μεγάλα στάδια. Οι κυματισμοί αυτοί συνεχίζονταν για ώρες, ακόμα και όταν οι ερευνητές άλλαζαν τις συνθήκες, ένα από τα κριτήρια που πρέπει να πληρούνται προκειμένου να θεωρηθεί ένα φαινόμενο χρονοκρύσταλλος.

Το δείγμα που παρουσιάζει η μελέτη έχει πλάτος μερικά χιλιοστά και οι κυματισμοί διακρίνονται μόνο στο μικροσκόπιο, ωστόσο οι ερευνητές πιστεύουν ότι μπορούν να δημιουργήσουν μοτίβα πλάτους αρκετών εκατοστών.

Η μελέτη προσφέρει μια νέα προσέγγιση για τη μελέτη των χρονοκρυστάλλων, θα μπορούσε όμως να έχει και πρακτική αξία. Για παράδειγμα, λέει η ερευνητική ομάδα, στοίβες διαφορετικών υγρών κρυστάλλων θα μπορούσαν να προστεθούν στα χαρτονομίσματα για προστασία από παραχαράκτες, καθώς τα κινούμενα μοτίβα τους θα ήταν εξαιρετικά δύσκολο έως αδύνατο να αντιγραφούν.