Grafen är ett tvådimensionellt material som består av kolatomer ordnade i ett hexagonalt mönster som bara är ett atomlager tjockt. När två lager av grafen staplas ovanpå varandra, med ett lager roterat i förhållande till det andra, så interagerar de hexagonala mönstren på varje lager och skapar ett nytt, större mönster som syns på ytan av materialet. Det kallas för ett moirémönster, och materialet som bildats är ett exempel på ett moirématerial.

På senare tid har moirématerial blivit särskilt intressanta för forskare och ingenjörer. Vridningsvinkeln förändrar nämligen hur lagren interagerar med varandra och skapar en ny typ av material med unika egenskaper. Till exempel så kan lager av grafen som staplas på detta sätt skapa en så kallad "magisk vinkel" som gör att materialet uppvisar ovanliga elektroniska egenskaper som supraledning. Normalt sett när elektricitet strömmar genom ett material förloras viss energi som värme på grund av materialets motstånd. Men en supraledare kan leda ström utan energiförlust, vilket har öppnat nya vägar för att forska fram mer effektiva elektroniska komponenter och till och med nya typer av datorer.

För att förstå mekanismen som gör vridna lager av grafen till supraledare vid en magisk vinkel krävs mycket djupare matematisk förståelse av detta fenomen än vi har idag. I detta projekt ska vi därför undersöka det närmare genom att skapa nya matematiska verktyg och modeller av moirématerial. Speciellt ska vi använda modeller för att få exakt information om vad som karakteriserar magiska vinklar, och sen ska vi använda det för att bygga avancerade simuleringar där vi numeriskt kan undersöka fenomen som supraledning. Vi ska också undersöka en typ av magnetisk konduktion som skapas när moirématerial deformeras genom töjning. Sådan kunskap skulle kunna innebära att man kan man skapa nya material med överraskande egenskaper, vilket kan få långtgående effekter i elektronik, ingenjörskonst och materialforskning.

Projektet är ett av dem som valts ut för att beskriva Vetenskapsrådets forskningsfinansiering. Läs mer på Vetenskapsrådets webbsida