grafeen, een tweedimensionaal materiaal dat uitsluitend uit koolstof bestaat, heeft buitengewone eigenschappen onthuld, inclusief thermische en elektrische geleidbaarheid, transparantie, en flexibiliteit. Wanneer gecombineerd, deze eigenschappen worden bijzonder interessant in het tijdperk van aanraakschermen en flexibele elektronica. "In tegenstelling tot 3D-materialen, grafeen heeft een hoogte teruggebracht tot de uiteindelijke dimensie van het atoom. Het is dus een koolstofatoomvlak, " legt prof. Jean-Christophe Charlier uit, een specialist in nanoscopische fysica aan het Instituut voor Gecondenseerde Materie en Nanowetenschappen van de UCLouvain.

In een studie gepubliceerd in Natuur , de wetenschapper en zijn team ontleedden het gedrag van elektronen wanneer twee lagen grafeen onder een hoek van 1,1 graad (de zogenaamde 'magische hoek') een moiré-effect produceerden. Bekend bij fotografen, schilders en modespecialisten, dit optische effect bestaat uit een figuur bestaande uit donkere en lichte domeinen die het resultaat zijn van de superpositie van twee roosters. "Als twee lagen grafeen worden gesuperponeerd met deze magische hoek, ze geven aanleiding tot supergeleiding. Ze geleiden dus stroom zonder weerstand, " zegt prof. Charlier.

Deze eigenschap is meer dan nuttig voor het transporteren van elektriciteit zonder energieverlies. "We hebben aangetoond dat de twee grafeenvlakken die op deze manier zijn gedraaid, op elkaar inwerken en leiden tot een herstructurering van de atomen in domeinen waar elektronen worden gevangen en gelokaliseerd in de ruimte." Echter, per definitie, elektronen hebben de neiging om van elkaar weg te bewegen, afgestoten door hun respectieve negatieve ladingen. "Om hun interacties te beperken, de elektronen kunnen zichzelf organiseren door hun spin op één lijn te brengen, waardoor ze magnetische eigenschappen hebben, of door een isolator te vormen, of door te paren om supergeleiding te produceren." Het is het laatste dat optreedt in het geval van dubbellaags grafeen dat onder de magische hoek is gedraaid. de wetenschappers hebben aangetoond dat fononen, atoomdeeltjes die verantwoordelijk zijn voor trillingen in vaste materialen, worden ook gevangen in de domeinen gevormd door het gedraaide grafeen.

De synthese van nieuwe 2D-materialen en de observatie van de buitengewone eigenschappen die daaruit kunnen worden afgeleid, hebben geleid tot een twistronics-rage, gedreven door het idee om ooit structuren te kunnen creëren met de gewenste eigenschappen 'steen voor steen, " of om op eenvoudige materialen verworven kennis te extrapoleren, zoals grafeen, tot complexere materialen, waardoor een betere controle of prestatie van supergeleidende systemen in het dagelijks leven mogelijk is. Voorbeelden zijn de supergeleidende spoelen in Japanse magnetische levitatietreinen (Maglev), die boven de rails zweven, of de supergeleidende magneet in magnetische resonantie beeldvorming (MRI) apparatuur.