ほんの少し回転させるだけで、材料の性質は劇的に変わる。原子レベルで薄い二つの結晶を重ねてわずかに回転させると、大規模なモアレ模様が生じ、電子の運動と相互作用が再編される。まさにこれがツイストロニクスの仕組みであり、この分野はすでにグラフェンや遷移金属ダイカルコゲナイドにおいて超伝導や分数量子ホール絶縁体をもたらしてきた。
ドレスデンのMax Planck Institute for Chemical Physics of Solidsを含む十以上の研究機関の研究者たちは、計算データベースからほぼ9000の二次元材料を分析した。彼らは拡張トポロジカル量子化学を適用して結晶の電子的性質と対称性を記述した。その結果、非自明なトポロジーまたは電子電荷の配置に関する特別な制約を持つ4073の材料を特定した。
この膨大な集合から、ねじりに特に有望な候補が選び出された：61の半金属と1568の絶縁体である。これらの電子バンドは、電子の運動よりも相互作用が支配的になり始める狭いバンドを実現できる。こうした条件は超伝導、磁性、分数量子状態に有利である。
候補は六方晶系から斜方晶系まで、多様な結晶格子にわたっている。これにより、特定のモデルに合わせた量子シミュレーターを作製する可能性が開ける：ねじれた正方格子は高温超伝導に重要なハバード模型を模倣でき、長方格子は一次元鎖における電子の振る舞いを再現できる。
理論的な発見はすでに実験によって裏付けられている。科学者たちはいくつかの候補のバルク結晶、とりわけスズジセレニドとハフニウムジスルフィドを育成し、単層まで剥離することに成功し、最初のデバイスを組み立てた。ドレスデンではクラウディア・フェルザーの指導の下、さらなるねじりとミリケルビン温度での測定に必要な品質の材料が得られた。
二つの新しいカタログは体系的なツールを提供する：一方は電子的な「構成要素」を記述し、もう一方はそれらのうちどれがツイストロニクスに最適かを示す。これで研究者たちは、いくつかの既知のプラットフォームに限定されることなく、量子物質に関する特定の問いに合わせて材料とねじり角を選べるようになる。
実験は時に、以前は思いもよらなかった問いを教えてくれる。
