Лист бумаги в клетку, лист в ромбик и лист в соты — три разные вселенные для муравья. Сменил лист — и правила движения изменились. Примерно так же электроны ощущают кристаллическую решётку: геометрия диктует, будут они магнитиками, сверхпроводниками или чем-то ещё. В обычных материалах решётка жёсткая, как выгравированная. А здесь её научились перерисовывать электрическим полем.
Экспериментаторы взяли три слоя теллурида молибдена и скрутили их попеременно в разные стороны. Получился муаровый узор — крупная периодическая рябь, которая работает как искусственная решётка для электронов. Затем приложили напряжение поперёк слоёв, и поляризация сместилась, а вместе с ней изменилась форма электронных сот. Без поля это треугольная сетка: при низких температурах электроны застывают в изолятор и по-разному реагируют на магнит. В одну сторону — ферромагнетик, в другую — антиферромагнетик с «поляронами» (электрон плюс облако искажений вокруг). Подали поле посильнее — и та же система стала похожа на пчелиные соты с плоской зоной Черна. В такой зоне электроны почти не двигаются внутри, зато по краям текут без сопротивления.
Это первый случай, когда магнетизм и топологические состояния удалось не просто совместить, а переключать напряжением в одном и том же куске вещества. Раньше для каждого свойства растили отдельный кристалл. Теперь можно представить устройство, где одна и та же площадка служит то магнитной памятью, то квантовым проводником — просто от положения ручки.
Такой «лист бумаги», меняющий разлиновку по команде, возвращает нас к муравью. Но теперь муравей не просто бегает по правилам — он сам выбирает, по каким правилам бежать.
Муаровые узоры в скрученных слоях могут создавать сверхпроводимость при температурах, которые считались недостижимыми для обычных материалов. Один и тот же «бутерброд» из слоёв ведёт себя то как магнит, то как сверхпроводник — зависит только от угла скрутки и напряжения.
В романе «Алмазный век» Нила Стивенсона материя программируется на уровне атомной решётки. Здесь — программирование электронной решётки электрическим полем, почти как «умная материя» из фантастики.