Enligt kvantmekanikens regler, elektroner beter sig som partiklar eller vågor. Liknar väggarna i en vattenreservoar, "elektrostatiska potentialväggar" kan skapas för att begränsa elektroner till önskade rumsliga områden, känd för fysiker som "kvantkorraler". Att begränsa elektroner gör att fysiker kan arbeta med dem, den experimentella motsvarigheten till "partikel i en låda" -övningar i kvantmekanik på grundnivå.

Men symmetrin som skapas av ett material som innehåller elektroner kan också användas för att begränsa dem utan att använda stora potentiella väggar. Verkligen, i så kallade "kvantmaterial" som är atomtunna, elektronmomentet kan bli extremt specifikt så att om små strömmar skapas, elektroner har en mycket exakt momentum. Elektronens få alternativ för momenta är så specifika att de till och med får ett namn:"dalar".

Ferroelektricitet är skapandet av ett inneboende elektriskt dipolmoment. Lägg till ferroelektricitet till ett atomiskt tunt material och antalet dalar minskar på grund av en lägre symmetri hos atomerna som bildar materialet:i materialet som studeras här - ett SnTe ("tin telluride") monoskikt - skapar sådan ferroelektricitet en horisontell förskjutning av närmaste atomer som i sin tur minskar antalet tillgängliga dalar till bara två. I arbete som nyligen publicerades i Fysiska granskningsbrev , felaktigheten i elektronisk fart över domänväggar (dvs. regioner med en annan orientering av den inneboende elektriska dipolen) visas för att skapa stående vågor, även om det inte finns någon potentiell uppbyggnad över domänväggen.

I teoretiskt arbete utfört i samarbete med experimentella grupper i Kina och Tyskland, doktorand Brandon J. Miller och Salvador Barraza-Lopez, docent i fysik, återskapade SnTe -monoskiktet experimentellt observerat i figuren (a) för att verifiera skapandet av stående vågor (b). Fenomenen visade sig bero på dalen som inte matchade domänväggarna (c).

Dessa resultat är viktiga på flera sätt. Först, de visar en ny koppling mellan ferroelektricitet och dalens frihetsgrad i tvådimensionella material, så att ferroelektricitet kan användas för att styra antalet tillgängliga dalar. (Elektroniska enheter baserade på dalen av frihet, såsom minnesenheter baserade på dessa ferroelektriska domäner, har föreslagits av andra forskare, men kopplingen av dalen till det ferroelektriska beteendet som här observeras är helt ny). Dessutom, kunskap om avståndet mellan domänväggar, och antalet ljuspunkter vid en given förspänning som visar konstruktiv störning, gör det möjligt att härleda den elektroniska strukturen för dessa ferroelektriska genom att göra experimentella tekniker användes den första kända bekräftelsen av deras förutsagda elektroniska struktur.