Un catalogo di 8.872 materiali bidimensionali ha prodotto 1.629 candidati su cui l'industria dei simulatori quantistici potrà costruire la prossima generazione di dispositivi. L'elenco arriva da due studi pubblicati il 24 settembre 2026 su Science, coordinati dall'Università dei Paesi Baschi, dal Donostia International Physics Center e dalla Princeton University. Chi lavora sui materiali 2D ha ora un punto di partenza strutturato, finora inesistente.
Dentro il catalogo: 905 isolanti topologici, 61 semimetalli twistabili
Il primo lavoro, firmato da Urko Petralanda, Yi Jiang, Andrei Bernevig, Nicolas Regnault e Luis Elcoro, ha applicato il formalismo della topological quantum chemistry a 8.872 voci dei database aperti C2DB e MC2D. Il risultato è una libreria di 4.073 voci topologicamente non triviali: 905 isolanti topologici, 602 semimetalli topologici a numero pari di elettroni e 1.003 isolanti atomici obstructed, con l'indicazione se ciascun materiale sia già stato sintetizzato in laboratorio, esfoliabile da un cristallo massivo o soltanto previsto a calcolatore.
Il secondo studio, guidato da Yi Jiang e Andrei Bernevig, ha filtrato quel catalogo cercando materiali teoricamente twistabili, cioè con una struttura elettronica abbastanza pulita da restare prevedibile quando due strati atomici vengono ruotati uno sull'altro. Lo screening ha trovato 61 semimetalli e 1.568 isolanti, 1.629 piattaforme nuove per la twistronica con reticoli esagonali, quadrati e rettangolari e spin splitting debole o forte. In pratica un ricercatore oggi può aprire il database, scegliere simmetria e reticolo, scaricare le strutture a bande già calcolate e passare direttamente alla fase sperimentale, saltando mesi di modellistica.
Dal grafene magico del 2018 all'era industriale dei materiali quantistici
Otto anni fa un gruppo del MIT guidato da Pablo Jarillo-Herrero scoprì il cosiddetto grafene magico: due strati di grafene ruotati di circa 1,1° diventavano superconduttori a 1,7 kelvin, un comportamento prima mai osservato. Da allora la twistronica è vissuta di eccezioni, pochi sistemi noti studiati uno per uno, con un approccio più vicino all'alchimia che all'ingegneria.
Il catalogo di Science cambia la logica. Non si cerca più un materiale magico fortuito, si sceglie un piatto da una lista di 1.629. Il database online pubblicato dagli autori (topologicalquantumchemistry.org) permette di confrontare strutture a bande, isolare candidati, programmare l'esperimento prima di entrare in laboratorio e replicare i risultati. È il passaggio dall'era artigianale a una fase sistematica, paragonabile al salto che la chimica combinatoria ha fatto quando il drug discovery è diventato guidato dai dati e non più dall'intuizione del singolo chimico.
Il contesto italiano ed europeo: tanti soldi, poche firme
L'Italia ha stanziato 115,9 milioni di euro per il National Quantum Science and Technology Institute (NQSTI), avviato con fondi PNRR nel gennaio 2023 e che riunisce venti enti fra università e centri di ricerca pubblici. L'Unione Europea coordina dal 2018 il Quantum Flagship da un miliardo di euro, a cui si sono aggiunti fondi di Horizon Europe fino al 2027 e una nuova roadmap scientifica attesa a novembre 2026.
Fra i cinque autori principali dei due studi su Science non compare nessun ricercatore con affiliazione italiana. Nicolas Regnault firma per École normale supérieure di Parigi, Flatiron Institute e Princeton. SISSA di Trieste e IIT Pisa pubblicano sul grafene magico dal 2019, ma non hanno guidato questa svolta sistematica. Il quadro industriale europeo, raccontato nelle scelte della UE sulle aziende quantistiche, mostra una filiera italiana che attira capitale di rischio ma non ancora leadership scientifica consolidata nei database aperti.
Il prossimo banco di prova è la chiusura del programma NQSTI entro fine 2026 e la pubblicazione della roadmap SRIA del Quantum Flagship UE. Senza paper di punta nei repository come 2D-TQCDB, i 115,9 milioni resteranno un investimento infrastrutturale, non una scommessa vinta sulla fase industriale dei materiali quantistici.