Слои тонкого материала, повёрнутые друг относительно друга, напоминают наложенные друг на друга сетки. В местах пересечения линий возникает новый узор — муар. В этом узоре электроны движутся иначе, чем в обычном кристалле, и могут образовывать неожиданные состояния.
В новой работе исследователи взяли два слоя теллурида молибдена и повернули их на 4,8 градуса. С помощью электрического поля они настроили материал так, чтобы электроны заполнили особые точки, где их энергия резко возрастает. В этих точках взаимодействие электронов усиливается, и материал самопроизвольно приобрёл магнитные свойства. Приборы показали, что это не просто намагничивание: электроны из разных «долин» (областей в импульсном пространстве) выстроились в согласованный антиферромагнитный порядок. Добавление электронов слегка наклонило этот порядок, а магнитное поле превратило его в вихревую структуру, которая даёт дополнительный электрический сигнал.
При дальнейшем усилении магнитного поля материал перешёл в состояние, где электрический ток течёт только по краям, а внутри — изолятор. Это состояние с нетривиальной топологией, и его можно включать и выключать электрическим полем. Такой контроль над магнитными и топологическими свойствами открывает дорогу к новым типам электроники, где информация хранится и обрабатывается без потерь.
Муаровый узор возникает, когда два одинаковых периодических рисунка накладываются с небольшим поворотом — например, две сетки на окне. В скрученных материалах этот узор меняет свойства электронов так сильно, что материал может стать сверхпроводником или магнитом.