Según las reglas de la mecánica cuántica, los electrones se comportan como partículas u ondas. Similar a las paredes de un depósito de agua, Se pueden crear "paredes de potencial electrostático" para confinar electrones a las regiones espaciales deseadas, conocido por los físicos como "corrales cuánticos". Confinar electrones permite a los físicos trabajar con ellos, la contraparte experimental de los ejercicios de "partículas en una caja" en mecánica cuántica a nivel de pregrado.

Pero la simetría creada por un material que contiene electrones también puede usarse para confinarlos sin usar grandes paredes de potencial. En efecto, en los llamados "materiales cuánticos" que son atómicamente delgados, el momento del electrón puede volverse extremadamente específico, de modo que si se crean pequeñas corrientes, los electrones poseen un momento muy preciso. Las pocas opciones del electrón para los momentos son tan específicas que incluso se les da un nombre:"valles".

La ferroelectricidad es la creación de un momento dipolar eléctrico intrínseco. Agregue ferroelectricidad a un material atómicamente delgado y el número de valles se reduce debido a una menor simetría de los átomos que forman el material:en el material estudiado aquí, una monocapa de SnTe ("telururo de estaño"), tal ferroelectricidad crea un desplazamiento horizontal de la más cercana átomos que a su vez reduce el número de valles disponibles a solo dos. En un trabajo publicado recientemente en Cartas de revisión física , el desajuste del impulso electrónico a través de las paredes del dominio (es decir, regiones con una orientación diferente del dipolo eléctrico intrínseco) se muestra para crear ondas estacionarias, aunque no hay acumulación potencial a través del muro del dominio.

En el trabajo teórico realizado en colaboración con grupos experimentales en China y Alemania, becario doctoral Brandon J. Miller y Salvador Barraza-Lopez, un profesor asociado de física, recreó la monocapa de SnTe observada experimentalmente en la figura (a) para verificar la creación de ondas estacionarias (b). Se demostró que el fenómeno surge del desajuste de valles a través de las paredes del dominio (c).

Estos resultados son importantes de varias formas. Primero, demuestran un nuevo acoplamiento entre la ferroelectricidad y el grado de libertad valle en materiales bidimensionales, de modo que la ferroelectricidad se pueda utilizar para controlar el número de valles disponibles. (Dispositivos electrónicos basados ​​en el grado de libertad del valle, como dispositivos de memoria basados ​​en estos dominios ferroeléctricos, han sido propuestos por otros científicos, pero el acoplamiento del comportamiento del valle al ferroeléctrico aquí observado es completamente nuevo). Además, conocimiento del espacio entre las paredes del dominio, y del número de puntos brillantes en un sesgo dado que muestran interferencia constructiva, permite inferir la estructura electrónica de estos ferroeléctricos, La elaboración de las técnicas experimentales empleó la primera confirmación conocida de su estructura electrónica predicha.