Cientistas da Universidade de Hong Kong e da Hunan Normal University mostraram que, em dichalcogenetos de metal de transição de homobilayer, a fase de Berry no espaço real de padrões moiré se manifesta como um campo magnético periódico. A magnitude do campo pode chegar a centenas de Tesla por um período moiré típico de 10 nanômetros. Para portadores de baixa energia, este campo magnético induzido pela fase de Berry realiza uma rede de fluxo topológico para o efeito Hall do spin quântico.

Em estruturas em camadas de van der Waals, quando duas camadas adjacentes têm pequena incompatibilidade de rede e direções cristalinas quase alinhadas, o registro atômico intercamada irá variar periodicamente em uma escala de comprimento muito maior do que a constante de rede da monocamada, conhecido como superrede moiré. A engenharia do padrão moiré tornou-se uma abordagem poderosa para a adaptação de eletrônicos, propriedades ópticas e topológicas.

A natureza do padrão moiré como uma textura espacial das configurações atômicas sugere que o efeito de fase de Berry no espaço real pode ser uma parte indispensável da física da superrede moiré. Em materiais de matéria condensada, a estrutura quântica interna (spin ou pseudospin) de uma quasipartícula pode ter uma dependência de sua posição e momento, que pode dar origem aos efeitos de fase de Berry no espaço real e no espaço de momento. Algumas manifestações bem conhecidas da fase de Berry espaço-momento são os efeitos Hall anômalo e Hall de spin em cristais homogêneos. Enquanto isso, a não homogeneidade espacial pode dar origem à fase de Berry no espaço real, que é o fluxo total da curvatura de Berry através de uma superfície delimitada por um loop. A curvatura de Berry no espaço real atua como um campo magnético, que também pode levar à corrente Hall. Esses efeitos topológicos de Hall atraíram um interesse notável, e foram observados em estruturas de domínio e skyrmion de magnetização.

Recentemente, em um artigo de pesquisa publicado em National Science Review , cientistas da Universidade de Hong Kong, Hong Kong, China, e na Hunan Normal University em Hunan, A China apresenta a possibilidade de realizar um campo magnético gigante por meio da engenharia de padrões moiré. Co-autores Hongyi Yu, Mingxing Chen e Wang Yao mostraram que, em dichalcogenetos de metal de transição de homobilayer, a fase de Berry no espaço real de padrões moiré se manifesta como um campo magnético periódico, com o fluxo magnético por supercélula moiré sendo um valor quantizado. Em um padrão moiré introduzido por uma cepa uniaxial, o fluxo magnético tem um sinal diferente daquele introduzido por uma deformação biaxial ou de torção, embora possam ter a mesma paisagem potencial. A magnitude do campo escala inversamente ao quadrado do período moiré, e pode atingir centenas de Tesla por um período moiré típico de 10 nanômetros. Notavelmente, o perfil do espaço real do campo magnético moiré pode ser continuamente ajustado por uma polarização elétrica entre camadas. Sob um modesto viés elétrico, uma transição topológica ocorre onde o fluxo magnético por supercélula tem um salto quantizado (de ± 2π para 0).