Recenti esperimenti su materiali quantistici intrecciati e stratificati hanno rivelato comportamenti inaspettati degli elettroni che mettono alla prova la nostra comprensione tradizionale di come gli elettroni interagiscono tra loro. Questi materiali sono costituiti da più strati che possono essere attorcigliati l’uno rispetto all’altro, introducendo nuovi gradi di libertà che possono alterare in modo significativo le proprietà elettroniche del sistema.

Una delle osservazioni più intriganti è l’emergere di stati elettronici correlati simili a quelli riscontrati nei superconduttori cuprati ad alta temperatura. In questi materiali, gli elettroni formano coppie note come coppie di Cooper, che si condensano in uno stato superconduttore a basse temperature, consentendo all’elettricità di fluire con resistenza pari a zero. La presenza di tali stati elettronici correlati in materiali quantistici intrecciati e stratificati suggerisce che questi sistemi potrebbero contenere la chiave per comprendere la superconduttività ad alta temperatura.

Un'altra scoperta notevole è la presenza del comportamento isolante di Mott, che è tipicamente osservato in materiali con forti interazioni elettrone-elettrone. Gli isolanti Mott sono caratterizzati da uno stato isolante nonostante la presenza di bande elettroniche parzialmente riempite, contraddicendo la teoria delle bande convenzionale. Nei materiali quantistici intrecciati e stratificati, questo comportamento può essere controllato dall’angolo di torsione tra gli strati, fornendo una piattaforma unica per studiare e comprendere l’interazione tra la correlazione elettronica e il confinamento quantistico.

Inoltre, esperimenti su materiali quantistici intrecciati e stratificati hanno scoperto nuove fasi quantistiche, come isolanti topologici e semimetalli di Weyl, che possiedono proprietà esotiche e hanno il potenziale per applicazioni nella spintronica e nell'informatica quantistica. Questi materiali spesso presentano strutture esotiche di bande elettroniche con caratteristiche topologiche uniche che danno origine a stati elettronici protetti.

Lo studio dei materiali quantistici intrecciati e stratificati è ancora nelle sue fasi iniziali e emergono continuamente nuove e sorprendenti scoperte. Questi materiali forniscono un ricco terreno di gioco per esplorare nuovi fenomeni quantistici e approfondire la nostra comprensione delle interazioni elettroniche fondamentali. Man mano che la ricerca in questo campo progredisce, si prevede che farà luce sulla natura della superconduttività, del magnetismo e di altri fenomeni quantistici chiave, aprendo la strada a future scoperte nella fisica della materia condensata e nella scienza dei materiali.