Beweging zonder externe aansturing: een team natuurkundigen uit Amsterdam, Leiden en het Verenigd Koninkrijk ontwikkelde een nieuw materiaal dat zelf ritmische patronen kan produceren in ruimte en tijd. De onderzoekers publiceerden hun resultaten in Nature.
Met elkaar verbonden robotelementen die een nieuw materiaal vormen met bijzondere eigenschappen. De herhaalde heen-en-weerbewegingen van de elementen – het ‘dansen’ op een intern ritme – creëren een stabiele oscillatie in het materiaal als geheel, ook wel ‘tijdkristallen’ genoemd. Natuurkundigen uit Amsterdam, Leiden en het Verenigd Koninkrijk hebben aangetoond dat ze deze structuren in twee verschillende vormen kunnen maken: een eendimensionale ring en een tweedimensionaal oppervlak.
Het internationale team van onderzoekers in dit project creëerde tijdkristallen met behulp van robotische elementen, en combineerden deze met nog een ander actueel onderwerp in het recente natuurkundig onderzoek, namelijk actieve materie. Dit zijn configuraties van op elkaar inwerkende deeltjes, intern aangedreven door hun eigen energiebron. Deze deeltjes hoeven geen atomen of moleculen te zijn; een voorbeeld op veel grotere schaal is een zwerm vogels die zich gezamenlijk gedraagt als één actieve eenheid.
‘Deze publicatie laat zien dat dit soort actieve, elastische metamaterialen een goudmijn zijn voor nieuwe fysica’, legt emeritus hoogleraar Theoretische Natuurkunde Wim van Saarloos uit. ‘In ons experiment hebben we een nieuwe manier waargenomen waarop hun collectieve bewegingen veranderen en in omvang toenemen, net als golven. En we hebben gezien dat dit proces kan leiden tot de spontane vorming van tijdkristallen. We zagen vervolgens dat, in tegenstelling tot in veel gewone tweedimensionale systemen, kleine willekeurige veranderingen de orde in het systeem niet verstoren.’
Lees het hele bericht op de site van de Universiteit Leiden en bekijk er de video.
