Οιονεί κρύσταλλοι: Η νέα κατάσταση της ύλης υπόσχεται κινητά τηλέφωνα που δεν χρειάζονται φόρτιση

Οι χρονοκρύσταλλοι είναι μια ασυνήθιστη κατάσταση της ύλης που παρατηρήθηκε για πρώτη φορά το 2016. Τα άτομα στο κρυσταλλικό πλέγμα αναδιατάσσονται ακολουθώντας συγκεκριμένα μοτίβα σε καθορισμένα χρονικά διαστήματα. Έτσι, ο κρύσταλλος παράγει δονήσεις με συγκεκριμένη συχνότητα, γεγονός που τον καθιστά υποψήφιο για χρήση στην κατασκευή κβαντικών υπολογιστών.

Οι οιονεί κρύσταλλοι

Και επειδή αυτό δεν είναι αρκετά... πολύπλοκο, φυσικοί από το Πανεπιστήμιο Ουάσινγκτον στο Σεντ Λούις δημιούργησαν μια εντελώς νέα κατάσταση της ύλης: τους οιονεί κρυστάλλους. Ποια είναι η διαφορά; Οι χρονοκρύσταλλοι δονούνται σε μία συχνότητα, ενώ οι οιονεί κρύσταλλοι σε πολλαπλές, δίνοντας έτσι τη δυνατότητα μέτρησης πολλών συχνοτήτων ταυτόχρονα.

Στη μελέτη των ερευνητών, που δημοσιεύεται στο Physical Review X, αναφέρεται ότι σε αυτή τη νέα κατάσταση της ύλης δεν υπάρχει επανάληψη. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η μουσική: οι χρονοκρύσταλλοι μπορούν να «παίξουν» την ίδια νότα 10 φορές με το ίδιο χρονικό διάστημα μεταξύ τους, ενώ οι οιονεί κρύσταλλοι μπορούν να παίξουν 10 διαφορετικές νότες σε ποικίλα χρονικά διαστήματα.

Διαμάντια και ηλεκτρόνια

Οι ερευνητές αναφέρουν ότι ένα διαμάντι μπορεί να μετατραπεί σε οιονεί κρύσταλλο κάτω από έντονη θερμότητα, η οποία είναι απαραίτητη για τη διέγερση των σωματιδίων. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση λέιζερ στη συχνότητα των μικροκυμάτων (300 MHz έως 300 GHz), το οποίο χτυπά τα άτομα άνθρακα και επιτρέπει στα ηλεκτρόνια να κινηθούν στους κενούς χώρους. Χρησιμοποιώντας παλμούς μικροκυμάτων, οι επιστήμονες κατάφεραν να διεγείρουν τους οιονεί κρυστάλλους ώστε να δονούνται εκατοντάδες φορές πριν επανέλθουν στην αρχική τους κατάσταση.

Στην πράξη

Τι πρακτική αξία έχουν όλα αυτά; Όταν οι επιστήμονες καταφέρουν να κάνουν τους οιονεί κρυστάλλους να δονούνται για περισσότερα από 40 λεπτά, θα μπορούν να τροφοδοτούν πολύ ευαίσθητα όργανα, όπως αισθητήρες, ρολόγια και ηλεκτρονικά συστήματα. Οι χρονοκρύσταλλοι δεν χάνουν ενέργεια και μπορούν να δονούνται για εξαιρετικά μεγάλα χρονικά διαστήματα, επιτρέποντας την κατασκευή ρολογιών που δεν χρειάζονται κούρδισμα ή τηλεφώνων που δεν χρειάζονται φόρτιση.

Άλλες πιθανές εφαρμογές περιλαμβάνουν αντικολλητικές επιστρώσεις σε σκεύη μαγειρικής, θερμομονωτικές επιστρώσεις σε εξαρτήματα διαστημικών σκαφών, υλικά χαμηλής τριβής σε γρανάζια και ρουλεμάν, θερμοανθεκτικά υλικά για ηλεκτρονικές συσκευές, καταλύτες, βιοσυμβατά υλικά και συσκευές αποθήκευσης υδρογόνου σε κυψέλες καυσίμου.