最近的一篇文章讨论了一种小型机器，大小约为指甲，能够根据需要扭转薄材料，从而消除了单独制造扭曲设备的需求。六年前，凝聚态物理学领域出现了一项突破性发现：当超薄碳层以轻微倾斜的方式堆叠时，它们可以成为超导体，而调整扭转角度则会改变它们的电学特性。2018年引入“魔角石墨烯超晶格”的关键研究催生了一个名为“扭曲电子学”的新学科，该学科由当时的MIT研究生、现任哈佛大学初级研究员的曹渊领导。
曹与哈佛大学的物理学家阿米尔·雅科比、埃里克·马祖尔等人共同扩展了这一初步研究，为扭曲电子学的进一步发展铺平了道路，开发了更简单的方法来扭转和分析各种材料。
最近发表于《自然》期刊的一篇文章详细描述了他们创造的一种指甲大小的设备，可以根据需要扭转薄材料，从而消除了单独制造多个扭曲设备的必要性。这些薄的二维材料可以被轻松操控和研究，具有极大的潜力，可以增强晶体管、创建光电设备如太阳能电池板，以及推进量子计算等应用。
雅科比，哈佛大学物理学与应用物理学教授表示：“这一创新让我们以控制二维材料电子密度的同样简单方式来扭转材料。历史上，控制密度一直是发现低维系统中新物质相的主要方法，而现在我们可以操控密度和扭转角度，这为发现开辟了无限可能。”
曹在MIT的巴布罗·哈里略-赫雷罗实验室学习时首次创造了扭曲的双层石墨烯。尽管充满兴奋，但在复制扭转过程时遇到了挑战。
曹指出，那时制造每个扭曲设备相当困难，使得它们独特且耗时。为了使用这些设备进行研究，他们通常需要十个甚至几百个。他们考虑到创造“一个设备扭转它们所有”的可能性，这促成了能够同时扭转两层材料的微型机器的构想，从而消除了大量独立样本的必要。他们将这项发明命名为基于MEMS的二维材料通用执行平台，简称MEGA2D。
雅科比和马祖尔的实验室共同设计了这一多功能工具包，适用于石墨烯和其他材料。
“有了我们MEGA2D技术提供的新控制机制，我们预计许多扭曲石墨烯及相关材料中的未解决问题能够快速得到解决，”曹说道，现为加利福尼亚大学伯克利分校的助理教授。“此外，我们期待它将带来各种新发现。”
在他们的研究中，研究人员展示了他们设备的能力，使用了两段与石墨烯密切相关的六方氮化硼。他们检查了双层设备的光学特性，发现了一些呈现期望拓扑特征的准粒子的迹象。
这一新系统的简单性开启了无数科学路径。例如，六方氮化硼扭曲电子学可以被利用来创建用于低损耗光通信的光源。
“我们希望我们的方法能够被这个蓬勃发展的领域中的许多研究者所接受，让大家都能从这些新能力中受益，”曹表示。
论文的主要作者唐浩宁，马祖尔实验室的博士后研究员和哈佛量子倡议的研究员，承认开发MEGA2D技术涉及大量的反复试验。
“刚开始，我们缺乏控制二维材料接口的动态知识，现有技术也不够，”她解释道。“在洁净室里投入数小时并完善MEMS设计之后，尽管遭遇了许多挫折，我们最终在大约一年的实验后找到了一个可行的解决方案。”她还感谢哈佛纳米规模系统中心在纳米制造过程中提供的关键技术支持。
“创建一个将MEMS技术与双层结构相结合的设备是一项令人印象深刻的成就，”马祖尔，巴尔坎斯基物理学与应用物理学教授说道。“能调整所得到设备的非线性响应，为光学和光子学的新类设备铺平了道路。”
