Des chercheurs du Max Planck Institute for the Structure and Dynamics of Matter (MPSD) à Hambourg, l'université RWTH d'Aix-la-Chapelle (tous deux en Allemagne) et l'institut Flatiron aux États-Unis ont révélé que les possibilités créées par l'empilement de deux feuilles de matériau atomiquement mince l'une sur l'autre en une torsion sont encore plus grandes que prévu.

Les quatre scientifiques ont examiné le séléniure de germanium (GeSe), un matériau à maille unitaire rectangulaire, plutôt que de se concentrer sur des réseaux avec des symétries triples ou sextuples comme le graphène ou le WSe 2 . En combinant des calculs de groupe de renormalisation ab-initio et de densité matricielle à grande échelle, les chercheurs ont montré que le motif d'interférence Moiré créera des fils parallèles de systèmes unidimensionnels corrélés. Leurs travaux sont maintenant publiés dans Communication Nature .

Cela élargit considérablement la portée des structures réalisables en utilisant la physique de torsion de Moiré et fournit une incursion dans la question difficile de savoir comment un système corrélé passe de deux dimensions à une. Parce que les particules ne peuvent pas se croiser comme elles le feraient dans un contexte multidimensionnel, les systèmes unidimensionnels sont intrigants, car les corrélations conduisent nécessairement à des excitations collectives.

Dante Kennes dit que l'analyse combinée des deux méthodes numériques a donné d'excellents résultats :« Nous avons pu classer le diagramme de phase de deux feuilles de GeSe torsadées et avons trouvé une pléthore de phases de matière réalisables, y compris les isolants Mott corrélés et la phase dite liquide de Luttinger, qui révèle que la physique défie notre image de particules indépendantes de manière fondamentale. » Lede Xian ajoute :« Nous avons établi le GeSe torsadé comme une plate-forme passionnante pour comprendre la physique 1D fortement corrélée et le croisement d'une à deux dimensions d'une manière hautement ajustable et expérimentalement accessible. »

Cette recherche ouvre de nombreuses perspectives d'avenir. Une approche particulièrement intéressante consiste à substituer des éléments dans GeSe pour obtenir un couplage spin-orbite plus élevé. Martin Claassen du Center for Computational Quantum Physics du Flatiron Institute souligne :« Le couplage d'un tel système à un substrat supraconducteur entraînerait des modes de bord Majorana protégés topologiquement dans les bonnes conditions. Ces états sont particulièrement importants car ils pourraient être utilisés comme des qubits; l'équivalent quantique d'un bit classique, qui est le bâtiment informatique fondamental.

Par conséquent, la possibilité de créer de nombreux fils Moiré parallèles avec des Majoranas attachés à leurs extrémités révèle une intrigante avancée future pour débloquer l'informatique quantique topologique d'une manière naturellement évolutive. ngel Rubio, le directeur du département Théorie du MPSD, conclut :« Le présent travail fournit des informations précieuses sur la façon dont les matériaux 2D de torsion peuvent être utilisés pour créer des propriétés à la demande dans les matériaux quantiques. »