Отправной точкой для этой работы послужили две графеновых пленки, состоящие из одного слоя атомов углерода. Ученые положили пленки друг на друга, слегка сместив их. Так возникла геометрическая интерференция, также известная как муаровый узор.

Способ, которым электроны передвигаются между атомами углерода, определяет электрические характеристики графена, пишет EurekAlert. «Когда электроны прыгают через этот муаровый узор в слоях со смещением, электронные свойства полностью меняются. В частности, электроны замедляются и иногда начинают двигаться с вращением, как водная воронка в сливе ванны», — сказал профессор Джошуа Фолк из Университета Британской Колумбии, один из руководителей проекта.

Уникальная муаровая конфигурация была обнаружена, когда электроны в графене застыли на месте, но вращались, как балерины, на одном месте. Синхронное вращение породило интересный феномен, при котором электрический ток без сопротивления движется по краям материала, но замирают во внутренней части.

При этом количество тока, идущего вдоль края, в точности определяется соотношением двух фундаментальных постоянных — постоянной Планка и зарядом электрона. В результате возникает парадоксальное поведение топологического электронного кристалла, не свойственное традиционным вигнеровским кристаллам: несмотря на то, что упорядоченная решетка кристалла формируется из замерших электронов, он все равно способен проводить электричество по краям.

Такой топологический электронный кристалл примечателен не только с научной точки зрения. Он открывает новые возможности в области квантовых технологий, в частности, может лечь в основу разработки кубитов для топологических квантовых компьютеров.

Команда ученых из Австрии, Германии и Швейцарии создала первый образец топологического материала — «бозонной цепочки Китаева» — сквозь который звуковые волны движутся весьма необычным образом. Разработка может служить усилителем механических колебаний, применение которому найдется в производстве датчиков и устройств обработки информации.