Sedikit putaran — dan sifat material berubah secara radikal. Ketika dua kristal setipis atom ditumpuk satu di atas yang lain dan diputar sedikit, muncul pola moiré berskala besar yang menata ulang pergerakan dan interaksi elektron. Begitulah cara kerja twistronics — bidang yang telah menghadirkan superkonduktivitas dan isolator Chern fraksional pada grafena dan dikalkogenida logam transisi.
Peneliti dari lebih dari selusin institusi, termasuk Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids di Dresden, menganalisis hampir 9000 material dua dimensi dari basis data komputasi. Mereka menerapkan kimia kuantum topologi yang diperluas untuk mendeskripsikan sifat elektronik dan simetri kristal. Hasilnya, mereka mengidentifikasi 4073 material dengan topologi nontrivial atau batasan khusus pada lokasi muatan elektron.
Dari kumpulan ini dipilih kandidat yang sangat menjanjikan untuk dipilin: 61 semilogam dan 1568 isolator. Zona elektroniknya memungkinkan terbentuknya pita sempit, tempat interaksi elektron mulai mendominasi pergerakannya. Kondisi seperti itu menguntungkan bagi superkonduktivitas, magnetisme, dan keadaan kuantum fraksional.
Kandidat-kandidat tersebut mencakup beragam kisi kristal — dari heksagonal hingga oblik. Ini membuka kemungkinan menciptakan simulator kuantum untuk model tertentu: kisi persegi yang dipilin dapat meniru model Hubbard, yang penting bagi superkonduktivitas suhu tinggi, sedangkan kisi persegi panjang dapat meniru perilaku elektron dalam rantai satu dimensi.
Temuan teoretis ini sudah didukung oleh eksperimen. Para ilmuwan menumbuhkan kristal curah dari beberapa kandidat, termasuk timah diselenida dan hafnium disulfida, berhasil mengelupasnya hingga menjadi monolayer, dan merakit perangkat pertama. Di Dresden, di bawah bimbingan Claudia Felser, mereka memperoleh material dengan kualitas yang dibutuhkan untuk pemilinan lebih lanjut dan pengukuran pada suhu milikelvin.
Dua katalog baru menyediakan alat yang sistematis: yang satu mendeskripsikan "blok bangunan" elektronik, yang lain menunjukkan mana di antaranya yang paling cocok untuk twistronics. Kini para peneliti dapat memilih material dan sudut pemilinan sesuai pertanyaan spesifik tentang materi kuantum, bukan hanya terbatas pada beberapa platform yang sudah dikenal.
Eksperimen kadang memunculkan pertanyaan yang sebelumnya bahkan tidak terpikirkan.
