Kavliprisforelesningene i nanovitenskap

Hva er Twistronics?
Kavli-prisen i nanovitenskap 2026 markerer oppdagelsen av at geometri alene kan omforme materialers elektroniske oppførsel på nanoskala. Ved å stable atomtynt materiale og legge inn en liten rotasjon, har forskere skapt et nytt felt innen nanovitenskapen kjent som twistronics. Dette vitenskapelige feltet representerer et paradigmeskifte der den geometriske vinkelen fungerer som en kontrollbryter for å designe helt nye materietilstander og kvanteegenskaper som tidligere var uoppnåelige. 

Når to atomgitter legges oppå hverandre med en liten forskyvning, oppstår det et moiré-mønster, et nytt supergitter som dikterer hvordan elektronene beveger seg gjennom materialet. Ved spesielle rotasjonsvinkler, ofte kalt magiske vinkler, skjer det en dramatisk endring der elektronene mister nesten all fart og danner uvanlig flate bånd. I denne tilstanden slutter elektronene å oppføre seg som individuelle partikler og begynner i stedet å opptre kollektivt, noe som åpner for sterke elektron-elektron-vekselvirkninger. 

Gjennom denne nøyaktige kontrollen over geometri har forskere klart å demonstrere fenomener som ukonvensjonell superledning, der elektrisk strøm flyter helt uten motstand. Denne evnen til å tune materialegenskaper ved hjelp av vinkler og lagvis stabling har gitt nanovitenskapen en kraftfull ny plattform for å utforske interaksjonsdrevne kvantematerialer. Systemet kombinerer enestående elektronisk justerbarhet med strukturell enkelhet på atomnivå, noe som har hatt en varig innvirkning på forskningsfeltet. 

Fremtidens nanovitenskap
Etableringen av twistronics som vitenskapelig fagfelt har ikke bare utvidet vår forståelse av komplekse fysiske fenomener, men har også lagt grunnlaget for en ny måte å designe materialer på. Ved å bruke geometrisk justering som et verktøy har man fått tilgang til kvantefaser som tidligere var utenfor rekkevidde. Dette arbeidet danner fundamentet for videre utforskning av kvantefysikk og kan i fremtiden bli avgjørende for utviklingen av nye elektroniske og optoelektroniske teknologier.

Bilde

Eva Y. Andrei, Pablo Jarillo-Herrero og Allan H. MacDonald er Kavliprisvinnere i nanovitenskap 2026. (Foto: LiwligNorway / The Kavli Prize)

Om prisvinnerne

Eva Y. Andrei (Rutgers University, USA): Regnes som den som etablerte twistronics gjennom sitt eksperimentelle arbeid i 2009. Ved å bruke scanning tunnellmikroskopi på suspenderte lag av grafen, demonstrerte hun at selv små variasjoner i rotasjonsvinkelen endret materialets elektroniske struktur fundamentalt. Hun identifiserte den spesielle "magiske" vinkelen hvor elektronene danner et uvanlig flatt bånd, og ga de første bevisene på fremvoksende korrelerte elektroniske tilstander. 

Les mer om Eva Y. Andrei på Kavliprisens nettside. 

Pablo Jarillo-Herrero (Massachusetts Institute of Technology, USA): Demonstrerte den brede betydningen av twistronics i 2018 gjennom sine eksperimenter med grafen-enheter stilt inn til den magiske vinkelen. Hans forskningsgruppe observerte for første gang superledning og korrelerte isolerende faser i disse systemene. Ved å vise at superledning kan oppstå i to svakt koblede grafenlag kun ved hjelp av rotasjonsvinkel og elektrisk styring, åpnet han en ny plattform for å utforske kvantematerialer. 

Les mer om Pablo Jarillo-Herrero på Kavliprisens nettside. 

Allan H. MacDonald (The University of Texas at Austin, USA): La det teoretiske fundamentet for twistronics i 2011. MacDonald utviklet en modell som beskrev hvordan rotasjon mellom lagene omformer den elektroniske båndstrukturen. Hans arbeid forklarte kvantitativt hvorfor flate bånd oppstår ved spesifikke magiske vinkler, og dette rammeverket har siden fungert som en veiviser for både teoretisk og eksperimentell utvikling innen moiré-materialer. 

Les mer om Allan H. MacDonald på Kavliprisens nettside.

Bilde