Los electrones pueden interferir de la misma manera que el agua, las ondas acústicas o de luz lo hacen. Cuando se explota en materiales de estado sólido, tales efectos prometen una funcionalidad novedosa para dispositivos electrónicos, en el que elementos como los interferómetros, podrían integrarse lentes o colimadores para controlar electrones a escala de micro y nanómetros. Sin embargo, Hasta ahora, estos efectos se han demostrado principalmente en dispositivos unidimensionales, por ejemplo en nanotubos, o en condiciones específicas en dispositivos de grafeno bidimensionales. Escribiendo en Revisión física X , una colaboración que incluye los grupos del Departamento de Física de Klaus Ensslin, Thomas Ihn y Werner Wegscheider en el Laboratorio de Física del Estado Sólido y Oded Zilberberg en el Instituto de Física Teórica, ahora presenta un escenario general novedoso para realizar la óptica electrónica en dos dimensiones.

El principal principio funcional de los interferómetros ópticos es la interferencia de ondas monocromáticas que se propagan en la misma dirección. En tales interferómetros, la interferencia se puede observar como una oscilación periódica de la intensidad transmitida al variar la longitud de onda de la luz. Sin embargo, el período del patrón de interferencia depende en gran medida del ángulo de incidencia de la luz, y, como resultado, el patrón de interferencia se promedia si la luz se envía a través del interferómetro en todos los ángulos de incidencia posibles a la vez. Los mismos argumentos se aplican a la interferencia de ondas de materia como la describe la mecánica cuántica, y en particular a los interferómetros en los que interfieren los electrones.

Como parte de su Ph.D. proyectos El experimentalista Matija Karalic y el teórico Antonio Štrkalj han investigado el fenómeno de la interferencia electrónica en un sistema de estado sólido que consta de dos capas semiconductoras acopladas, InAs y GaSb. Descubrieron que la inversión de banda y la hibridación presentes en este sistema proporcionan un mecanismo de transporte novedoso que garantiza una interferencia que no desaparece incluso cuando ocurren todos los ángulos de incidencia. Mediante una combinación de medidas de transporte y modelado teórico, descubrieron que sus dispositivos funcionan como un interferómetro de Fabry-Pérot en el que los electrones y los huecos forman estados híbridos e interfieren.

La importancia de estos resultados va más allá de la realización específica de InAs / GaSb explorada en este trabajo, ya que el mecanismo informado requiere únicamente los dos ingredientes de inversión e hibridación de bandas. Por lo tanto, ahora se abren nuevos caminos para la ingeniería de fenómenos ópticos de electrones en una amplia variedad de materiales.