由纽约市立大学研究生中心高级科学研究中心 (CUNY ASRC) 的科学家领导的研究小组与新加坡国立大学、德克萨斯大学奥斯汀分校和莫纳什大学合作，采用了“扭电子学”概念(分层和扭曲二维材料以控制其电气特性)以极端方式操纵光流。该研究结果发表在《自然》杂志上，有望在包括纳米成像设备在内的各种光驱动技术方面取得跨越式发展;高速、低能耗的光计算机;和生物传感器。
该团队从最近发现的一对堆叠石墨烯层中的超导性中获得灵感，这些石墨烯层旋转到 1.1 度的“神奇扭曲角”。在这种配置中，电子无阻力流动。单独地，每个石墨烯层都没有表现出特殊的电性能。这一发现表明，仔细控制旋转对称性可以揭示意想不到的材料反应。
研究小组发现，可以应用类似的原理以非常不寻常的方式操纵光。在两层三氧化钼超薄层之间的特定旋转角下，研究人员能够防止光学衍射并在所需波长的紧密聚焦光束中实现稳健的光传播。
通常，从放置在平坦表面上的小型发射器发出的光会以圆圈形式向外扩展，非常类似于落入池塘的石头激发的波。在他们的实验中，研究人员将两片三氧化钼(一种通常用于化学过程的材料)叠在一起，并将其中一层相对于另一层旋转。当这些材料被一个微小的光发射器激发时，随着旋转角度的变化，他们观察到表面上广泛可控的光发射。特别是，他们表明，在光子神奇扭曲角下，配置的双层支持在很宽的波长范围内紧密聚焦的通道光束中稳健、无衍射的光传播。
“虽然光子——光的量子——具有与电子截然不同的物理特性，但我们对扭曲电子学的新发现很感兴趣，并且一直想知道扭曲的二维材料是否CUNY ASRC 光子学计划创始主任兼研究生中心爱因斯坦物理学教授 Andrea Alù 说：“它也可能为光提供不寻常的传输特性，从而有利于基于光子的技术。为了揭示这种现象，我们使用了薄层三氧化钼。通过将两个这样的层相互堆叠并控制它们的相对旋转，我们观察到了对光导特性的显着控制。在光子魔角，光不衍射，它沿直线传播非常有限。这是纳米科学和光子技术的理想特性。”
新加坡国立大学 (NUS) 研究生说：“我们的发现基于相当特定的材料和波长范围，但通过先进的纳米加工，我们可以对许多其他材料平台进行图案化，以在广泛的光波长范围内复制这些不寻常的光学特征。”该研究的第一作者、Alù课题组的长期访问研究员胡光伟。“我们的研究表明，光子的扭电子学可以为基于光的技术开辟真正令人兴奋的机会，我们很高兴继续探索这些机会，”胡先生在新加坡国立大学的联合顾问 CW Qiu 教授说。