Графен, лист углерода толщиной в один атом, ведёт себя как водная гладь — пока не появляется сверхпроводимость. Тогда по нему, словно круги от брошенного камня, расходятся необычные волны: пары электронов движутся без трения. Но в особом, хиральном состоянии эти волны закручены в одну сторону, как вода в сливе ванны.
Авторы работы рассчитали, как на эти волны влияет искривление энергетического ландшафта — эффект Берри. Каждая квазичастица несёт крошечный магнитный компас, и кривизна Берри заставляет стрелку поворачиваться при движении. В рифлёном графене (rhombohedral graphene) слои смещены так, что энергетический рельеф искажается, и у квазичастиц может возникнуть собственная поверхность Ферми — область в импульсном пространстве, где они живут. Тогда привычная картина ломается: теплопроводность отклоняется от строгих квантовых ступенек, а поперечные потоки спина и орбитального момента резко усиливаются.
Такой аномальный перенос тепла и спина похож на толпу в метро, которая вдруг начинает закручиваться воронкой, хотя каждый идёт прямо. В графене этот вихрь можно вызвать, просто пропуская ток или создавая разницу температур. Это открывает путь к устройствам, где теплом и магнитными моментами управляют без магнитов — одной лишь геометрией материала.
Кривизна Берри названа в честь английского физика Майкла Берри, который в 1984 году показал, что волновая функция частицы может накапливать геометрическую фазу при медленном изменении параметров. Эта идея привела к пониманию многих аномалий в твёрдых телах, включая квантовый эффект Холла.