Volgens de regels van de kwantummechanica, elektronen gedragen zich als deeltjes of golven. Vergelijkbaar met de wanden van een waterreservoir, "elektrostatische potentiaalwanden" kunnen worden gecreëerd om elektronen te beperken tot gewenste ruimtelijke gebieden, bij natuurkundigen bekend als 'kwantumcorrals'. Door elektronen op te sluiten, kunnen natuurkundigen ermee werken, de experimentele tegenhanger van "particle in a box" -oefeningen in kwantummechanica op bachelorniveau.

Maar de symmetrie die wordt gecreëerd door een materiaal dat elektronen bevat, kan ook worden gebruikt om ze op te sluiten zonder grote potentiële muren te gebruiken. Inderdaad, in zogenaamde "kwantummaterialen" die atomair dun zijn, het elektronenmomentum kan extreem specifiek worden, zodat als kleine stromen worden gecreëerd, elektronen hebben een zeer nauwkeurig momentum. De weinige opties van het elektron voor momenta zijn zo specifiek dat ze zelfs een naam krijgen:'dalen'.

Ferro-elektriciteit is het creëren van een intrinsiek elektrisch dipoolmoment. Voeg ferro-elektriciteit toe aan een atomair dun materiaal en het aantal valleien wordt verminderd als gevolg van een verminderde symmetrie van de atomen die het materiaal vormen:in het hier bestudeerde materiaal - een SnTe ("tintelluride") monolaag - creëert dergelijke ferro-elektriciteit een horizontale verplaatsing van de dichtstbijzijnde atomen die op hun beurt het aantal beschikbare valleien terugbrengen tot slechts twee. In werk onlangs gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , de mismatch van elektronisch momentum over domeinmuren (d.w.z. regio's met een andere oriëntatie van de intrinsieke elektrische dipool) staande golven veroorzaken, ook al is er geen potentiële opbouw over de domeinmuur.

In theoretisch werk uitgevoerd in samenwerking met experimentele groepen in China en Duitsland, doctoraal fellow Brandon J. Miller en Salvador Barraza-Lopez, een universitair hoofddocent natuurkunde, herschiep de SnTe-monolaag die experimenteel werd waargenomen in figuur (a) om het ontstaan ​​van staande golven (b) te verifiëren. Aangetoond werd dat het fenomeen voortkwam uit de vallei-mismatch over domeinmuren (c).

Deze resultaten zijn op een aantal manieren belangrijk. Eerst, ze demonstreren een nieuwe koppeling tussen ferro-elektriciteit en de vrijheidsgraad van de vallei in tweedimensionale materialen, zodat ferro-elektriciteit kan worden gebruikt om het aantal beschikbare valleien te regelen. (Elektronische apparaten gebaseerd op de vrijheidsgraad van het dal, zoals geheugenapparaten op basis van deze ferro-elektrische domeinen, zijn voorgesteld door andere wetenschappers, maar de hier waargenomen koppeling van dal tot ferro-elektrisch gedrag is gloednieuw). In aanvulling, kennis van de afstand tussen domeinmuren, en van het aantal lichtpuntjes bij een bepaalde bias die constructieve interferentie vertoont, maakt het mogelijk om de elektronische structuur van deze ferro-elektriciteit af te leiden, het maken van de experimentele technieken gebruikten de eerste bekende bevestiging van hun voorspelde elektronische structuur.