Een groep onderzoekers van de Universiteit van Osaka, De Universiteit van Tokio, Universiteit van Kyoto, en het National Institute for Materials Science voerde nauwkeurig stroomschommelingen ("shot noise") uit in de grafeen p-n-overgang in het quantum Hall-regime.

Deze groep ontdekte dat de niet-nul-shot-ruis verschijnt in het bipolaire regime van de kruising, terwijl de ruis afwezig is in het unipolaire regime. Dit vertelt duidelijk dat het elektronenpartitieproces bestaat in de co-propagerende randtoestanden langs de p-n-overgang.

De prestatie van deze groep, die consistent is met de theorie die in 2008 werd voorspeld, geeft microscopisch bewijs dat de randtoestanden voor het eerst langs de kruising worden gemengd. Dit is een belangrijke stap in de richting van het verduidelijken van de unieke aard van het elektronenpartitieproces in grafeen en het ontwerpen van nieuwe type elektroneninterferometerapparaten die grafeen gebruiken in het quantum Hall-regime.

Massaloze Dirac-elektronensystemen zoals grafeen vertonen een duidelijk halfgeheel kwantum Hall-effect, en in het bipolaire transportregime worden co-propagerende randtoestanden langs de p-n-overgang gerealiseerd. Aanvullend, deze randtoestanden zijn uniform gemengd op de kruising, waardoor het een unieke structuur is om elektronen in deze randtoestanden te verdelen.

Hoewel veel experimentele werken dit probleem hebben aangepakt, de microscopische dynamica van elektronenpartitie in deze eigenaardige structuur blijft onduidelijk. Hier hebben we schotruismetingen uitgevoerd op de kruising in het kwantum Hall-regime en bij een magnetisch veld van nul. We hebben gevonden dat, in scherp contrast met het nulveldgeval, het schotgeluid in het kwantum Hall-regime is eindig in het bipolaire regime, maar wordt sterk onderdrukt in het unipolaire regime. Onze waarneming is consistent met de theoretische voorspelling en geeft microscopisch bewijs dat de randtoestanden uniek gemengd zijn langs de p-n-overgang.