Les structures tordues ou désordonnées créent des motifs de moiré qui piègent le son, la lumière, ou génèrent des défauts topologiques comme les skyrmions.Les motifs de moiré apparaissent lorsque deux structures périodiques sont superposées avec une légère torsion ou un désaccord, créant un nouveau motif à plus grande échelle. En physique, ces motifs peuvent modifier considérablement les propriétés électroniques, optiques et acoustiques des matériaux. Par exemple, tordre deux couches de graphène à un « angle magique » peut le transformer en supraconducteur, et des effets similaires peuvent piéger les ondes sonores ou créer des défauts topologiques comme les skyrmions.
Les motifs de moiré sont connus en optique depuis des siècles, mais leur application à la physique de la matière condensée a explosé après 2018, lorsque le groupe de Pablo Jarillo-Herrero au MIT a démontré la supraconductivité dans le graphène bicouche tordu. Le concept de défauts topologiques comme les skyrmions dans les systèmes de moiré est encore plus récent, émergeant dans les années 2020.
Lorsque deux réseaux sont tordus, l'alignement atomique local varie périodiquement, créant des régions de propriétés électroniques ou mécaniques différentes. Cette variation périodique agit comme un potentiel de super-réseau, qui peut aplatir les bandes électroniques et renforcer les interactions électron-électron, conduisant à des états corrélés comme la supraconductivité. Pour le son ou la lumière, le motif de moiré peut créer des bandes interdites ou des guides d'ondes, piégeant les ondes dans des régions spécifiques.
L'ingénierie de moiré est utilisée pour concevoir de nouveaux matériaux quantiques aux propriétés ajustables, ce qui pourrait conduire à de nouveaux types de transistors, de dispositifs supraconducteurs et d'ordinateurs quantiques.
L'« angle magique » pour le graphène bicouche tordu est d'environ 1,1 degré, et même une légère déviation de 0,1 degré détruit l'état supraconducteur.
