Một góc xoay nhỏ — và tính chất của vật liệu thay đổi căn bản. Khi hai tinh thể mỏng cỡ nguyên tử được xếp chồng lên nhau và xoay nhẹ, một hoa văn moiré quy mô lớn xuất hiện, tái cấu trúc chuyển động và tương tác của các electron. Đó chính là cách twistronics vận hành — lĩnh vực đã mang lại siêu dẫn và các điện môi Chern phân số trong graphene và các dichalcogenide kim loại chuyển tiếp.
Các nhà nghiên cứu từ hơn chục viện, trong đó có Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids ở Dresden, đã phân tích gần 9000 vật liệu hai chiều từ các cơ sở dữ liệu tính toán. Họ áp dụng hóa học lượng tử tôpô mở rộng để mô tả tính chất điện tử và đối xứng của các tinh thể. Kết quả là họ đã chọn ra 4073 vật liệu có tôpô phi tầm thường hoặc những ràng buộc đặc biệt đối với vị trí của điện tích electron.
Từ tập hợp này, họ chọn ra những ứng viên đặc biệt triển vọng cho việc xoắn vặn: 61 bán kim và 1568 điện môi. Các vùng điện tử của chúng cho phép tạo ra những dải hẹp, nơi tương tác giữa các electron bắt đầu chiếm ưu thế so với chuyển động của chúng. Những điều kiện như vậy thuận lợi cho siêu dẫn, từ tính và các trạng thái lượng tử phân số.
Các ứng viên bao trùm nhiều loại mạng tinh thể đa dạng — từ lục giác đến xiên. Điều này mở ra khả năng tạo ra các mô phỏng lượng tử cho những mô hình cụ thể: các mạng vuông xoắn vặn có thể mô phỏng mô hình Hubbard, vốn quan trọng đối với siêu dẫn nhiệt độ cao, còn các mạng chữ nhật — mô phỏng hành vi của electron trong các chuỗi một chiều.
Những phát hiện lý thuyết đã được củng cố bằng thực nghiệm. Các nhà khoa học đã nuôi cấy tinh thể khối của một số ứng viên, trong đó có diselenide thiếc và disulfide hafni, bóc tách thành công chúng thành các đơn lớp và lắp ráp những thiết bị đầu tiên. Ở Dresden, dưới sự lãnh đạo của Claudia Felser, họ đã thu được vật liệu có chất lượng cần thiết để tiếp tục xoắn vặn và đo đạc ở nhiệt độ milikelvin.
Hai danh mục mới cung cấp một công cụ có hệ thống: một danh mục mô tả các «khối xây dựng» điện tử, danh mục kia chỉ ra những khối nào phù hợp nhất cho twistronics. Giờ đây các nhà nghiên cứu có thể lựa chọn vật liệu và góc xoắn vặn cho một câu hỏi cụ thể về vật chất lượng tử, thay vì chỉ giới hạn trong vài nền tảng đã biết.
Thực nghiệm đôi khi gợi ra những câu hỏi mà trước đây người ta thậm chí chưa từng nghĩ đến.
