O Prêmio Kavli de Nanociência deste ano reconhece o campo da twistrônica e exemplifica como abordagens simples podem moldar a pesquisa em nanociência.
O Prêmio Kavli de Nanociência 2026 reconhece Eva Y. Andrei, Allan H. MacDonald e Pablo Jarillo-Herrero por seu trabalho pioneiro que estabeleceu o campo da twistrônica. É um momento adequado não só para celebrar estas contribuições notáveis, mas também para refletir sobre como uma ideia simples mudou a nanociência: rodar um cristal atomicamente fino em relação a outro, e nasce um novo materials.
Crédito: Trond Loekke
Ao contrário de vários prémios de anos anteriores que reconheceram avanços metodológicos, o prémio deste ano “quer reconhecer uma abordagem simples e common em nanoescala para alcançar novas propriedades de materiais”, afirma Mari-Ann Einarsrud, professora da Universidade Norueguesa de Ciência e Tecnologia e presidente do comité de seleção.
A Twistronics teve um impacto notavelmente amplo na ciência dos nanomateriais. No grafeno de bicamada torcida, uma pequena mudança no ângulo pode gerar padrões moiré que remodelam a densidade eletrônica dos estados e, no ângulo mágico (1,1°), produzem bandas quase planas onde as interações eletrônicas dominam. A descoberta de estados isolantes correlacionados e supercondutividade no grafeno de ângulo mágico transformou a twistrônica de um elegante conceito de engenharia de banda em uma plataforma altamente ajustável para matéria quântica1,2. Mudou a forma como os pesquisadores pensavam sobre a origem de fenômenos quânticos complexos. De repente, correlações fortes, topologia e supercondutividade não estavam mais ligadas a materiais composicionalmente complicados; em vez disso, essas propriedades poderiam ser geradas em um materials de elemento único, empilhando e torcendo camadas.
Desde então, o campo se expandiu muito além de sua configuração authentic de grafeno de bicamada. Dichalcogenetos de metais de transição torcidos, heteroestruturas de grafeno-nitreto de boro, ímãs moiré e sistemas semicondutores de van der Waals produziram isoladores correlacionados, bandas de Chern, fases excitônicas, respostas ferroelétricas e estados eletrônicos fracionados. O que torna esses sistemas especialmente atraentes é a combinação de física rica e controle em nanoescala. A Twistronics introduziu um botão de ajuste geral para a nanociência: a geometria, que desde então se estendeu para incluir o conceito mais amplo de topologia. E, além disso, as propriedades emergentes que nem sempre podem ser previstas apenas pelo estudo dos constituintes individuais, como a supercondutividade, podem ser ajustadas diretamente.
Twistronics, ou mais geralmente superredes moiré, também está começando a moldar dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos funcionais. Dispositivos supercondutores definidos por porta em grafeno de ângulo mágico mostraram como o comportamento semelhante à junção Josephson e os elementos do circuito supercondutor podem ser criados dentro de um único materials moiré3,4,5. Paralelamente, as superredes fotônicas de ângulo mágico permitiram o laser a partir de modos confinados induzidos por torção, ilustrando que a geometria moiré também pode manipular fótons6. Estendendo essa direção fotônica, o hBN em massa torcida pode formar poços quânticos interfaciais que localizam excitons e melhoram a emissão ultravioleta profunda para fontes eficientes de luz UV7.
A palavra twistrônica combina “twist” e “eletrônica”, mas, ao contrário da mais famosa “-onics”, ainda não levou a aplicações no mundo actual. No entanto, a próxima etapa da área dependerá do desenvolvimento de protocolos de nanofabricação mais precisos. O campo já mostrou que uma pequena rotação pode gerar novas propriedades do materials; a tarefa mais difícil agora é tornar essa transformação mais robusta. Conseguir isso exigirá um controle mais preciso sobre o ângulo de torção, deformação, relaxamento da rede e limpeza da interface. Mesmo pequenas variações podem remodelar a estrutura eletrônica, ampliar os limites das fases ou dificultar a separação da física intrínseca da desordem amostral. De forma encorajadora, novas abordagens de fabricação estão começando a resolver esse gargalo, incluindo a montagem sem polímero usando membranas de nitreto de silício, que tem sido usada para produzir heteroestruturas de grafeno torcido mais limpas com uniformidade de moiré melhorada8.
Mais recentemente, foram feitos esforços para mudar da montagem de cima para baixo, camada por camada, para o crescimento de baixo para cima controlado por ângulo de materiais moiré. O objetivo não é mais simplesmente encontrar outra fase com propriedades surpreendentes, mas escalar uma fase conhecida na arquitetura projetada para novos dispositivos.
O Prêmio Kavli celebra mais do que a descoberta do grafeno de ângulo mágico. Reconhece uma mudança mais ampla na forma como a nanociência pode ser aproveitada para aceder a novos nanomateriais. A reviravolta foi pequena, mas as consequências foram enormes.