Ricercatori dell'Istituto Max Planck per la struttura e la dinamica della materia (MPSD) di Amburgo, la RWTH Aachen University (entrambe in Germania) e il Flatiron Institute negli Stati Uniti hanno rivelato che le possibilità create dall'impilamento di due fogli di materiale atomicamente sottile uno sopra l'altro con una torsione sono persino maggiori del previsto.

I quattro scienziati hanno esaminato il seleniuro di germanio (GeSe), un materiale con una cella unitaria rettangolare, piuttosto che concentrarsi su reticoli con simmetrie di tre o sei volte come grafene o WSe ₂ . Combinando calcoli ab-initio su larga scala e gruppi di rinormalizzazione della matrice di densità, i ricercatori hanno dimostrato che il modello di interferenza Moiré creerà fili paralleli di sistemi unidimensionali correlati. Il loro lavoro è stato ora pubblicato in Comunicazioni sulla natura .

Ciò amplia considerevolmente l'ambito delle strutture realizzabili utilizzando la fisica della torsione Moiré e fornisce un'incursione nell'impegnativa questione di come un sistema correlato attraversi da due dimensioni a una. Poiché le particelle non possono passare l'una con l'altra come farebbero in un contesto multidimensionale, i sistemi unidimensionali sono intriganti, poiché le correlazioni portano necessariamente a eccitazioni collettive.

Dante Kennes afferma che l'analisi combinata dei due metodi numerici ha prodotto ottimi risultati:"Siamo stati in grado di classificare il diagramma di fase di due fogli di GeSe intrecciati e abbiamo trovato una pletora di fasi realizzabili della materia, compresi gli isolanti Mott correlati e la cosiddetta fase liquida di Luttinger, che rivela la fisica che sfida la nostra immagine particellare indipendente in modi fondamentali." Lede Xian aggiunge:"Abbiamo stabilito il Twisted GeSe come una piattaforma entusiasmante per comprendere la fisica 1D fortemente correlata e il crossover da una a due dimensioni in un modo altamente sintonizzabile e accessibile sperimentalmente".

Questa ricerca apre molte direzioni future. Un approccio particolarmente interessante consiste nel sostituire elementi in GeSe per ottenere un accoppiamento spin-orbita più elevato. Martin Claassen del Center for Computational Quantum Physics presso il Flatiron Institute sottolinea:"L'accoppiamento di un tale sistema a un substrato superconduttore comporterebbe modalità di bordo Majorana topologicamente protette nelle giuste condizioni". Questi stati sono particolarmente importanti in quanto potrebbero essere usati come cosiddetti qubit; l'equivalente quantistico di un bit classico, che è l'edificio computazionale fondamentale.

Perciò, la capacità di creare molti fili Moiré paralleli con Majorana attaccati alle loro estremità rivela un'intrigante incursione futura per sbloccare il calcolo quantistico topologico in modo naturalmente scalabile. Angelo Rubio, il direttore del dipartimento di teoria del MPSD, conclude:"Il presente lavoro fornisce preziose informazioni su come la torsione dei materiali 2-D può essere utilizzata per creare proprietà su richiesta nei materiali quantistici".