一个简单扭转解锁前所未见的量子行为

当两个材料层发生扭曲时，各层的电子会发生强烈干涉，重构其联合量子态景观。石墨烯扭曲双层是这一效应的典型例证——尽管单层石墨烯本身不具备超导性，但在特定扭转角度下却意外呈现出零电阻的超导态。

材料中的电子具有动量量子数，描述其量子运动状态。既往研究主要聚焦于以K点（电子动量空间中具有120度旋转对称性的特殊点位）为中心的六方晶格扭曲，仅有石墨烯、二碲化钼(MoTe₂)、二硒化钼(MoSe₂)和二硒化钨(WSe₂)等少数材料被实验探索。近期《自然》期刊发表的研究突破性地提出了基于电子动量M点的全新扭曲范式，大幅扩展了摩尔超晶格的研究疆域。

"此前的扭曲都围绕K点展开，将我们局限在材料宇宙的狭小角落"，牛津大学Leverhulme-Peierls研究员Dumitru Călugăru博士（普林斯顿大学2024届博士）解释道，"通过转向M点，我们开启了具有全新量子行为的扭曲量子材料新纪元，电子能带极值的位置正是关键所在"。

这项跨国研究集合了普林斯顿大学（美国）、多诺斯蒂亚国际物理中心（西班牙）、牛津大学（英国）、马克斯·普朗克学会（德国）、康奈尔大学（美国）等机构的跨学科团队。研究团队通过系统筛选数百种候选材料，最终选定能带极值位于M点的SnSe₂和ZrS₂作为研究对象。

普林斯顿大学博士后研究员Haoyu Hu指出："与K点扭曲产生的拓扑能带不同，M点扭曲形成的能带虽拓扑平凡却异常平坦"，"这些能带具有未被察觉的新型对称性，导致其量子行为发生根本性转变，甚至呈现准一维特性"。通过持续六个月的微观从头计算，研究人员证实：在约3度的低扭转角度下，电子能带显著平坦化。

多诺斯蒂亚国际物理中心的Yi Jiang和Hanqi Pi进一步揭示："这种平坦化能使电子局域在六方晶格或Kagome晶格结构中，为实现量子自旋液体等新奇物态提供了实验平台"。量子自旋液体作为长期未被证实的物质态，因其在高温超导等领域的应用前景备受关注，传统体材料受限于掺杂精度难题，而扭曲材料的静电门控技术为此提供了突破性解决方案。

研究不仅预测了单向自旋液体等全新物相，更通过马克斯·普朗克研究所Claudia Felser团队成功合成候选材料的体晶体，配合慕尼黑大学Dmitri Efetov团队、康奈尔大学Jie Shan团队的二維材料剥离技术，构建了从理论到实验的完整链条。普林斯顿大学B. Andrei Bernevig教授强调："这些材料惊人的实验可控性，使实现前人无法想象的量子态成为可能"。