Wetenschappers van de Universiteit van Hong Kong en de Hunan Normal University toonden aan dat, in homobilaag overgangsmetaal dichalcogeniden, de real-space Berry-fase van moiré-patronen manifesteert zich als een periodiek magnetisch veld. De veldmagnitude kan honderden Tesla bereiken voor een typische moiré-periode van 10 nanometer. Voor lage energiedragers, dit door de Berry-fase geïnduceerde magnetische veld realiseert een topologisch fluxrooster voor het kwantumspin Hall-effect.

In van der Waals gelaagde structuren, wanneer twee aangrenzende lagen een kleine roostermismatch hebben en bijna uitgelijnde kristallijne richtingen, het tussenlaagse atomaire register zal periodiek variëren op een lengteschaal die veel groter is dan de monolaagroosterconstante, bekend als het moiré-superrooster. Engineering van het moiré-patroon is een krachtige benadering geworden voor het afstemmen van elektronische, optische en topologische eigenschappen.

De aard van het moiré-patroon als een ruimtelijke textuur van atomaire configuraties suggereert dat het real-space Berry-fase-effect een onmisbaar onderdeel kan zijn van de moiré-superroosterfysica. In materialen van gecondenseerde materie, de interne kwantumstructuur (spin of pseudospin) van een quasideeltje kan afhankelijk zijn van zijn positie en momentum, die aanleiding kunnen geven tot de real-space en momentum-space Berry-fase-effecten. Enkele bekende manifestaties van de momentum-ruimte Berry-fase zijn de afwijkende Hall- en spin Hall-effecten in homogene kristallen. In de tussentijd, ruimtelijke inhomogeniteit kan aanleiding geven tot de real-space Berry-fase, wat de totale flux is van de Berry-kromming door een oppervlak dat wordt omsloten door een lus. De real-space Berry-kromming werkt als een magnetisch veld, wat ook kan leiden tot Hall-stroom. Dergelijke topologische Hall-effecten hebben opmerkelijke belangstelling gewekt, en zijn waargenomen in magnetisatie skyrmion en domeinstructuren.

Onlangs, in een onderzoeksartikel gepubliceerd in Nationale wetenschappelijke recensie , wetenschappers aan de Universiteit van Hong Kong, Hongkong, China, en aan de Hunan Normal University in Hunan, China presenteert de mogelijkheid om een ​​gigantisch magnetisch veld te realiseren door middel van moiré-patroontechniek. Co-auteurs Hongyi Yu, Mingxing Chen en Wang Yao toonden aan dat, in homobilaag overgangsmetaal dichalcogeniden, de real-space Berry-fase van moiré-patronen manifesteert zich als een periodiek magnetisch veld, waarbij de magnetische flux per moiré supercel een gekwantiseerde waarde is. In een moirépatroon geïntroduceerd door een uniaxiale spanning, de magnetische flux heeft een ander teken dan die geïntroduceerd door een draaiende of biaxiale spanning, hoewel ze hetzelfde potentiële landschap kunnen hebben. De veldmagnitude schaalt omgekeerd met het kwadraat van de moiré-periode, en kan honderden Tesla bereiken voor een typische moiré-periode van 10 nanometer. Opmerkelijk, het real-space profiel van het moiré magnetische veld kan continu worden afgestemd door een elektrische voorspanning tussen de lagen. Onder een bescheiden elektrische vooringenomenheid, er treedt een topologische overgang op waar de magnetische flux per supercel een gekwantiseerde sprong heeft (van ±2π naar 0).