Твістроніка, новий розділ фізики твердого тіла, досліджує вплив кутового повороту шарів двовимірних матеріалів на їхні оптичні та електронні властивості, що відкриває нові можливості в науці та технологіях.
Кілька років тому вчені відкрили, що змінюючи кут між шарами графену, можна змінити його властивості: наприклад, матеріал може перетворитися з металу на діелектрик або надпровідник. Це відкриття дало початок твістроніці — галузі науки, що досліджує маніпуляції з кутами повороту двовимірних матеріалів. Для полегшення роботи дослідників був розроблений пристрій MEGA2D, який використовує мікроелектромеханічні системи (МЕМС) для автоматичного скручування матеріалів із високою точністю. Пристрій значно спрощує експерименти, зменшуючи кількість зразків і час, необхідний для досліджень.
Використання MEGA2D дозволило науковцям команди Юань Цао дослідити нові властивості гексагонального нітриду бору — матеріалу, близького до графену. Одним із найцікавіших відкриттів стали “завитки” в нелінійних оптичних властивостях цього матеріалу. Вчені порівняли ці явища з “напів-скірміонами” — топологічними квазічастинками, які раніше не спостерігалися в оптичних системах. Це відкриття стало можливим завдяки інноваційній платформі MEGA2D, яка виявила властивості, що залишилися б непоміченими за допомогою інших методів.
Твістроніка також має потенційні застосування за межами дослідження двовимірних матеріалів. Наприклад, технології налаштування джерел світла для класичних і квантових фотонних обчислень можуть отримати новий поштовх до розвитку завдяки новим властивостям, виявленим за допомогою цієї технології. Крім того, теоретичні дослідження у твістроніці відкрили можливість поєднання муарових матеріалів і двовимірних магнітів, що може сприяти створенню нових квантових ефектів із потенціалом для революційних змін у сфері інформаційних технологій.