Современная физика материалов переживает настоящую революцию, и имя ей — твистроника (twistrónica). Как сообщает La Vanguardia в статье читательского сообщества от 11 июня 2026 года, это одно из самых захватывающих и новых направлений в физике конденсированного состояния, основанное на удивительном принципе: свойства ультратонких материалов можно радикально изменить, просто повернув один слой относительно другого.

Термин «твистроника» образован от английских слов twist (поворот) и electronics (электроника). В основе направления лежат двумерные (2D) материалы — структуры толщиной в один или несколько атомных слоёв. Самый известный из них — графен, углеродная плёнка с гексагональной решёткой, открытая в 2004 году, которая славится невероятной прочностью, высокой электропроводностью, гибкостью и прозрачностью.

Ключевая идея твистроники — складывать два или более слоёв таких материалов и слегка изменять угол между ними. При наложении двух периодических атомных решёток с небольшим поворотом возникает так называемый муаровый узор — геометрическая интерференция, создающая новую периодичность на нанометровом уровне. Этот узор кардинально меняет то, как электроны движутся внутри материала, затрагивая его электрические, магнитные и оптические свойства.

Самое поразительное: изменение угла всего на один-два градуса способно превратить обычный проводник в изолятор или даже в сверхпроводник. Поворот меняет энергетический ландшафт для электронов, создавая условия, в которых квантовые взаимодействия становятся экстремально сильными.

Угол в 1,1 градуса, перевернувший науку

Переломный момент наступил в 2018 году благодаря работе испанского физика Пабло Харильо-Эрреро (Pablo Jarillo-Herrero). Уроженец Валенсии, он получил образование в Университете Валенсии, а затем защитил докторскую в Колумбийском университете и построил карьеру в Массачусетском технологическом институте (MIT). Его команда обнаружила, что при наложении двух слоёв графена с поворотом примерно на 1,1 градуса система демонстрирует коррелированные изоляторные состояния и сверхпроводимость. Этот угол получил название «магический».

Сверхпроводимость — явление, при котором электрическое сопротивление полностью исчезает. Обычно электроны, двигаясь по материалу, сталкиваются с атомами кристаллической решётки и теряют энергию в виде тепла. В сверхпроводнике же они движутся без сопротивления, что позволяет передавать ток без потерь. Открытие Харильо-Эрреро разрушило традиционное представление о том, что свойства материала зависят исключительно от его химического состава. В твистронике ключевая переменная — не только то, из чего сделан материал, но и то, как его слои ориентированы друг относительно друга. Угол поворота становится таким же инженерным инструментом, как температура, давление или химическое легирование.

От фундаментальной физики — к квантовым компьютерам

Сегодня исследования вышли далеко за пределы графена. Учёные изучают дисульфид молибдена, диселенид вольфрама и гексагональный нитрид бора. Комбинируя разные материалы в гетероструктурах с различными углами, можно получать совершенно новые квантовые явления, многие из которых пока не до конца поняты.

Потенциальные применения твистроники выходят далеко за рамки фундаментальной науки. Это направление особенно интересно для квантовых вычислений: некоторые электронные состояния в таких системах сильно коррелированы и могут быть использованы для создания новых типов кубитов. Кроме того, твистронные материалы способны привести к разработке более стабильных сверхпроводников и электронных устройств с рекордно низким энергопотреблением.

Впрочем, перед наукой стоят серьёзные вызовы. Изготовление структур с атомарной точностью предельно сложно и требует передовых технологий сборки. Кроме того, многие наблюдаемые эффекты проявляются лишь при температурах, близких к абсолютному нулю, что пока затрудняет их практическое применение. Остаются и фундаментальные вопросы о точном происхождении некоторых коррелированных электронных состояний.

Тем не менее потенциал твистроники огромен. Возможность конструировать материалы, опираясь на геометрию, а не только на химию, представляет собой смену парадигмы в материаловедении. Как заключает автор статьи Хуан Мигель Ибаньес де Альдекоа Кинтана, твистроника демонстрирует удивительную идею: иногда достаточно повернуть материал всего на один градус, чтобы полностью изменить его физическое поведение.