Investigadores del MPSD, la Universidad RWTH Aachen y el Instituto Flatiron, La Universidad de Columbia (ambas en los EE. UU.) Y parte del Max Planck — Centro de la ciudad de Nueva York para los fenómenos cuánticos de desequilibrio han proporcionado una nueva perspectiva sobre el potencial de los materiales retorcidos de van der Waals para realizar estados novedosos y esquivos de la materia y proporcionar una plataforma única de simulación cuántica basada en materiales.

El equipo ha trazado una emocionante hoja de ruta para el vibrante campo de los retorcidos materiales de van der Waals, revisando el rápido progreso logrado recientemente y agregando su visión única de intrigantes vías de investigación futura por completar.

En su trabajo, ahora publicado en Física de la naturaleza , el equipo demuestra que el futuro de los materiales retorcidos de van der Waals es brillante, tanto en términos de ciencia fundamental como de sus aplicaciones potenciales en la ciencia de los materiales y las tecnologías de la información cuántica. Los materiales retorcidos de van der Waals consisten en capas apiladas de sistemas bidimensionales en un ángulo de rotación relativo. Se muestra que proporcionan una caja de herramientas versátil para realizar muchos sistemas de modelos cuánticos muy buscados, que exhiben fases exóticas y, hasta ahora, esquivas de materia de relevancia potencial para la ciencia de los materiales y las tecnologías cuánticas. Por lo tanto, esos materiales retorcidos de van der Waals definen un simulador cuántico basado en materiales.

Esto es particularmente emocionante ya que los materiales retorcidos de van der Waals ofrecen oportunidades tentadoras para proporcionar sistemas limpios que están extremadamente bien controlados por el ángulo de giro. secuencia de apilamiento, sustrato o técnicas de compuerta.

Sin embargo, Este artículo demuestra que el potencial de los materiales retorcidos de van der Waals incluso se multiplica cuando se combinan con otros campos florecientes de investigación de materia condensada y tecnología cuántica. El potencial de extensiones es enorme, con una física aún más rica por descubrir, por ejemplo, mediante la investigación de la interacción de los estados de no equilibrio o cavidades con los materiales de van der Waals ya prometedores

"Uno de los puntos fuertes de estos materiales novedosos es que proporcionan un nivel de sintonía sin precedentes, "dice el autor principal Dante Kennes." Esto nos permite realizar de manera efectiva muchos de los diferentes modelos cuánticos de celosía, que han ocupado un lugar central en las últimas décadas en el campo de la investigación de la materia condensada ".

Por lo tanto, fases exóticas de la materia, como la elusiva fase de espín-líquido o sistemas con propiedades topológicas favorables a las tecnologías cuánticas podrían estar en el horizonte. "Realmente estamos al comienzo de un viaje intrigante para explorar la gran cantidad de combinaciones químicas y físicas en el campo, "El coautor Lede Xian informa sobre su trabajo reciente". Muchos descubrimientos más interesantes, algunos de los cuales describimos en nuestro trabajo, seguirá, "agrega el autor Martin Claassen.

Los materiales Twisted van der Waals ofrecen un maravilloso y formidable desafío experimental debido a su complejidad. También abren rutas completamente nuevas para manipular y controlar materiales cuánticos, según Ángel Rubio, el director del Departamento de Teoría del MPSD:"Estos materiales nos permiten desentrañar nuevas fases de la materia y prometen una amplia gama de aplicaciones interesantes en tecnologías cuánticas. Acabamos de tocar la superficie de esas posibilidades en este artículo en perspectiva y podemos esperar muchas más sorpresas en este emocionante viaje de investigación ".

Como ilustra este trabajo, la relación entre las preguntas respondidas y las preguntas interesantes que se abordarán en el futuro hace que este sea un campo de investigación particularmente prometedor y vibrante, añade Ángel Rubio:"Esta plétora de fenómenos nuevos y emocionantes puede ampliarse aún más si se considera desequilibrar esos sistemas o incrustarlos en cavidades ópticas. ¡Muchos fenómenos interesantes están esperando ser desentrañados ante nosotros!"