磁封裝雙層扭曲石墨烯的山谷螺旋示意圖。

透過將鐵磁體與兩層旋轉的石墨烯結合，研究人員利用石墨烯獨特的量子自由度為強相互作用狀態開闢了一個新的平臺。

材料中的電子具有一種被稱為“自旋”的性質，這導致了許多性質，其中最著名的是磁性。永磁體，比如用於冰箱門的永磁體，其電子的自旋方向都是一致的。科學家們把這種行為稱為鐵磁性，而試圖操縱自旋的研究領域稱為自旋電子學。

在量子世界中，自旋可以以更奇特的方式排列，產生挫敗態和糾纏磁體。有趣的是，在石墨烯材料中出現了一種類似於自旋的性質，被稱為“谷”。這種獨特的特性催生了谷電子學，其目的是利用谷的特性進行突發物理和資訊處理，就像自旋電子學依賴於純自旋物理一樣。

“谷電子學可能允許在量子谷自由度中對資訊進行編碼，類似於電子如何利用電荷和自旋進行編碼。來自阿爾託應用物理系的Jose Lado教授解釋道，他也是這項研究的作者之一。“此外，與電子裝置相比，谷電子裝置的處理速度將大幅提高，與自旋電子裝置相比，谷電子裝置對磁場噪聲的穩定性要高得多。”

由旋轉的超薄材料製成的結構為設計新器件提供了豐富的固態平臺。特別是，微扭曲的石墨烯層最近被證明具有令人興奮的非常規特性，這最終可能導致量子技術的新材料系列。這些已經被探索的非常規狀態依賴於電荷或自旋。懸而未決的問題是，矽谷是否也能催生出自己的一系列激動人心的州。

為valleytronics製造材料

為了實現這一目標，傳統的鐵磁發揮了至關重要的作用，將石墨烯推向了山谷物理領域。在最近的一項研究中，博士生託拜厄斯?蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)的Oded Zilberberg和Gianni Blatter，以及阿爾託大學(Aalto University)的何塞•拉多(Jose Lado)教授，為磁性範德華材料的相關物理研究指明瞭一個新的方向。

研究小組發現，夾在鐵磁絕緣體之間的兩層稍微旋轉的石墨烯為新的電子狀態提供了一種獨特的設定。鐵磁體、石墨烯的扭曲工程和相對論效應的結合，迫使“山谷”屬性支配著材料中電子的行為。特別地，研究人員展示瞭如何透過電調節這些谷態，提供了一個材料平臺，在那裡谷態可以產生。基於最近在自旋電子學和範德瓦爾斯材料方面的突破，磁扭曲範德瓦爾斯多層穀物理開啟了通往相關扭曲谷電子新領域的大門。

“展示這些狀態代表了通往新的異國糾纏谷狀態的起點。拉多教授說，“最終，設計這些谷態可以實現量子糾纏谷液和分數量子谷霍爾態。”這兩種奇異的物質狀態尚未在自然界中發現，這將為潛在的基於石墨烯的拓撲量子計算平臺開啟令人興奮的可能性。”