时间晶体是物质的一种意外状态，它们以离散或连续的方式自发地破坏时间平移对称性。然而，同时破坏空间和时间对称性的空间介观尺度时空晶体尚未见报道。美国科罗拉多大学博尔德分校Ivan I. Smalyukh、Hanqing Zhao报道了一种由环境功率驱动、恒定强度非结构光驱动的向列液晶中的连续时空晶体。该研究首次在经典液晶系统中实现了由拓扑孤子构建的、无需周期性驱动的连续时空晶体，不仅满足了时间晶体的所有严格判定标准，还展示了其在光学、信息、防伪等领域的巨大应用潜力，为基础科学与应用技术开辟了新方向。研究成果以Space-time crystals from particle-like topological solitons为题发表于Nature Materials。
核心创新点
一、首次实现经典系统中的连续时空晶体（CSTC）
在向列相液晶（nematic LC）中，仅通过环境光（非周期性驱动） 实现了同时打破空间与时间平移对称性的连续时空晶体。
不同于以往需周期性驱动（Floquet 驱动）的离散时间晶体，该体系无需外部周期性调制，完全由自发对称性破缺形成。
二、由拓扑孤子构建的时空晶体
时空晶体由粒子状拓扑孤子（Néel domain-wall solitons） 作为基本构建单元，通过弹性相互作用形成有序的时空周期结构。
这些孤子具有拓扑保护性质（如整数拓扑荷 ±1），其** annihilation 需要克服高能垒**，保证了晶体结构的稳定性。
三、实验与模拟高度吻合
通过偏振光学显微镜、三光子荧光显微镜等实验手段，结合基于 Frank-Oseen 自由能的数值模拟，验证了时空晶体的结构与动力学行为。
模拟中使用的 Jones 矩阵方法、边界条件、光-物质耦合模型等与实验观测高度一致。
四、满足时间晶体的严格判定标准
自发时间对称性破缺：相对时间相位随机分布在 0 到 2π 之间，不依赖于外部驱动源。
对时空扰动的鲁棒性：即使在时空 dislocation 或光强随机扰动下，晶体结构也能自我修复。
准长程时间有序：时间关联函数呈现幂律衰减，类似于一维 smectic 液晶的空间准长程序。
五、多样性与可控性
可通过叠加多个 CSTC 构建正交晶格和单斜晶格，拓展了时空晶体的结构多样性。
时空周期可通过温度和光强调节，周期范围从毫秒到数十秒，具备广泛的可调性。
图1：向列液晶系统中拓扑孤子型交叉螺旋电荷传输环（CSTC）的观察。
图2：CSTCs的空间构型、时间周期性和多体相互作用。
图3：CSTCs对空间和时间扰动的鲁棒性。
图4：CSTCs的自发对称性破缺。
图5：相位累积与时空坐标。
图6：CSTC在防伪设计中的应用。
