Два тонких слоя полупроводника повернули друг относительно друга на 2,29 градуса — как два листа прозрачной бумаги с нарисованными сетками. Там, где линии почти совпадают, возникает крупный узор из тёмных и светлых пятен. Электроны в этом узоре ведут себя совсем не так, как в обычном кристалле.
При половине заполнения второй такой «сверхрешётки» (регулярной структуры с большим периодом) электроны обычно застревают: каждый боится занять место, где уже сидит сосед. Это моттовский изолятор — вещество, которое должно быть проводником, но стало диэлектриком из-за взаимного отталкивания частиц. Однако авторы работы увидели, что по краям образца ток идёт свободно, а сопротивление остаётся почти постоянным — около 12,9 килоом. Это значение совпадает с тем, что дают одиночные электроны в квантовом спиновом эффекте Холла, когда по краю бегут два канала с противоположными спинами.
Электроны в этих каналах движутся строго в одну сторону — как автомобили на кольцевой развязке без встречного движения. Если попытаться измерить ток не напрямую, а чуть в стороне, сигнал всё равно появляется: это признак того, что носители заряда огибают препятствия по краям, не заходя вглубь. Магнитное поле, направленное вдоль плоскости слоёв, усиливало проводимость — ещё одно доказательство, что ток переносят спин-поляризованные краевые состояния.
Температурная зависимость холловского сопротивления указала на характерную энергию около 1 миллиэлектронвольта (примерно 10 кельвинов). Это в сто раз меньше энергии теплового движения при комнатной температуре. Значит, для работы таких устройств нужно глубокое охлаждение, но сама идея — совместить сильные корреляции и топологическую защиту — может привести к созданию проводящих каналов, которые не боятся ни беспорядка, ни магнитных полей.
Поворот двух слоёв на «магический» угол меняет свойства материала сильнее, чем изменение химического состава. При 2,29 градусах электроны движутся так медленно, что их взаимное отталкивание становится главной силой.