一种新型的时间晶体已经被创造出来，它可以用来点亮一些有趣的东西：

科学家们仍在努力研究被称为时间晶体的奇怪材料的来龙去脉；永恒运动的结构。现在，一种新品种可能有助于加深我们对物质复杂状态的理解。

正如常规晶体是在一定体积空间内重复的原子和分子一样，时间晶体是滴答作响的粒子集合一段时间内以最初似乎违背科学的方式形成的模式。

2012 年提出理论，仅四年后就在实验室中首次被观察到，研究人员一直忙于修补结构以进行探测更深层次的粒子物理学基础并揭示潜在应用。

在这项最新研究中，创造了一种新型“光子”时间晶体。它在微波频率下运行，能够抑制和放大电磁波，有望在无线通信系统、激光开发和电子电路中得到应用。

“在光子时间晶体中，光子排列成随时间重复的模式，”主要作者、德国卡尔斯鲁厄理工学院的纳米工程师 Xuchen Wang 说。

p>“这意味着晶体中的光子是同步和相干的，这会导致光的相长干涉和放大。”

此外，研究小组发现沿表面传播的电磁波可能

研究的核心是基于超薄人造材料（称为超表面）的二维方法。以前，对光子时间晶体的研究一直是通过大块 3D 材料进行的：制造和研究这些材料对科学家来说非常困难，但转向 2D 意味着可以更快、更轻松地进行实验——并找出这些晶体如何应用于真实世界的设置。

虽然比完整的 3D 结构更简单，它们与光子时间晶体具有一些重要特征，并且可以模仿它们的行为——包括它们与光相互作用的方式。这是第一次显示光子时间晶体以这种特殊方式放大光到如此显着的程度。

超表面放大光的概念图。 （Wang 等人，Science Advances，2023 年）

“我们发现，将维度从 3D 结构降低到 2D 结构会使实施变得更加容易，这使得在现实中实现光子时间晶体成为可能，”Wang 说。

虽然现实世界的应用程序是还有一段路要走，使用二维超表面作为生产和检查光子时间晶体的方法将使这种研究在未来变得更加直接。

电磁波放大的发现例如，表面最终可能有助于改进从手机到汽车无处不在的集成电路：这些电路内的通信可能会更快、更无缝。

然后是无线通信，它可能会受到信号的影响随距离衰减（这就是为什么您可能无法在房屋顶部获得 Wi-Fi 的原因）。用二维光子时间晶体涂层表面有望改善这种情况。

芬兰阿尔托大学的物理学家 Viktar Asadchy 说：“当表面波传播时，它会遭受材料损失，并且信号强度会降低” .

“通过将二维光子时间晶体集成到系统中，表面波可以被放大，并且提高了通信效率。”

该研究已发表在《科学进展》上。