Küçük bir döndürme — ve malzemenin özellikleri kökten değişir. İki atomik olarak ince kristal üst üste konup hafifçe döndürüldüğünde, elektronların hareketini ve etkileşimini yeniden düzenleyen büyük ölçekli bir moiré deseni ortaya çıkar. Twistronics tam da böyle çalışır — grafen ve geçiş metali dikalkojenitlerinde süperiletkenlik ve kesirli Chern yalıtkanları kazandırmış bir alan.
Dresden'deki Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids dahil olmak üzere ondan fazla enstitüden araştırmacılar, hesaplamalı veri tabanlarındaki neredeyse 9000 iki boyutlu malzemeyi analiz etti. Kristallerin elektronik özelliklerini ve simetrilerini tanımlamak için genişletilmiş topolojik kuantum kimyasını uyguladılar. Sonuçta önemsiz olmayan topolojiye veya elektronik yükün yerleşimine dair özel kısıtlamalara sahip 4073 malzeme belirlediler.
Bu kümeden bükme için özellikle umut verici adaylar seçildi: 61 yarı metal ve 1568 yalıtkanı. Elektronik bantları, elektron etkileşiminin hareketlerine baskın gelmeye başladığı dar bantlar elde etmeye olanak tanır. Bu tür koşullar süperiletkenlik, manyetizma ve kesirli kuantum durumları için elverişlidir.
Adaylar altıgensel olandan eğik olana kadar çeşitli kristal örgüleri kapsıyor. Bu, belirli modellere yönelik kuantum simülatörleri oluşturma olanağı sunuyor: bükülmüş kare örgüler, yüksek sıcaklık süperiletkenliği için önemli olan Hubbard modelini taklit edebilir; dikdörtgen örgülerse elektronların bir boyutlu zincirlerdeki davranışını.
Teorik bulgular zaten deneyle desteklendi. Bilim insanları, aralarında kalay diselenür ve hafniyum disülfürün de bulunduğu birkaç adayın hacimli kristallerini büyüttü, bunları başarıyla tek katmanlara ayırdı ve ilk aygıtları kurdu. Dresden'de Claudia Felser'in yönetiminde, daha ileri bükme ve milikelvin sıcaklıklarındaki ölçümler için gerekli kalitede malzemeler elde edildi.
İki yeni katalog sistematik bir araç sunuyor: biri elektronik "yapı taşlarını" tanımlıyor, diğeri hangilerinin twistronics için en uygun olduğunu gösteriyor. Artık araştırmacılar birkaç bilinen platformla sınırlı kalmak yerine, kuantum maddeye dair belirli bir soruya göre malzemeyi ve bükme açısını seçebilecek.
Deney bazen daha önce akla bile gelmeyen soruları ortaya çıkarır.
