Pesquisadores do Instituto Max Planck para a Estrutura e Dinâmica da Matéria (MPSD) em Hamburgo, a RWTH Aachen University (ambos na Alemanha) e o instituto Flatiron nos EUA revelaram que as possibilidades criadas pelo empilhamento de duas folhas de material atomicamente fino uma sobre a outra em uma torção são ainda maiores do que o esperado.

Os quatro cientistas examinaram o seleneto de germânio (GeSe), um material com uma célula unitária retangular, em vez de focar em redes com simetrias de três ou seis vezes, como grafeno ou WSe ₂ . Ao combinar ab-initio em grande escala e cálculos de grupo de renormalização de matriz de densidade, os pesquisadores mostraram que o padrão de interferência Moiré criará fios paralelos de sistemas unidimensionais correlacionados. Seu trabalho já foi publicado em Nature Communications .

Isso amplia consideravelmente o escopo para estruturas realizáveis ​​usando a física de torção de Moiré e fornece uma incursão na questão desafiadora de como um sistema correlacionado passa de duas dimensões para uma. Como as partículas não podem passar umas pelas outras como fariam em um contexto multidimensional, sistemas unidimensionais são intrigantes, pois as correlações necessariamente conduzem a excitações coletivas.

Dante Kennes diz que a análise combinada dos dois métodos numéricos produziu ótimos resultados:"Fomos capazes de classificar o diagrama de fase de duas folhas de GeSe torcida e encontramos uma infinidade de fases realizáveis ​​da matéria, incluindo isoladores de Mott correlacionados e a chamada fase líquida de Luttinger, que revela a física desafiando nossa imagem de partícula independente de maneiras fundamentais. "Lede Xian acrescenta:" Estabelecemos o GeSe torcido como uma plataforma empolgante para entender a física 1D fortemente correlacionada e o cruzamento de uma para duas dimensões de uma maneira altamente ajustável e experimentalmente acessível. "

Esta pesquisa abre muitas direções futuras. Uma abordagem particularmente intrigante é substituir elementos no GeSe para alcançar um acoplamento spin-órbita mais alto. Martin Claassen, do Center for Computational Quantum Physics do Flatiron Institute, aponta:"O acoplamento de tal sistema a um substrato supercondutor resultaria em modos de borda Majorana protegidos topologicamente sob as condições certas." Esses estados são particularmente importantes, pois podem ser usados ​​como os chamados qubits; o equivalente quântico de um bit clássico, que é a construção computacional fundamental.

Portanto, a capacidade de criar muitos fios de Moiré paralelos com Majoranas anexados em suas extremidades revela uma intrigante incursão futura para desbloquear a computação quântica topológica de uma forma naturalmente escalável. Ángel Rubio, o diretor do departamento de Teoria do MPSD, conclui:"O presente trabalho fornece insights valiosos sobre como torcer materiais 2-D podem ser usados ​​para criar propriedades sob demanda em materiais quânticos."