Selon les règles de la mécanique quantique, les électrons se comportent comme des particules ou des ondes. Semblable aux parois d'un réservoir d'eau, des "murs de potentiel électrostatique" peuvent être créés pour confiner les électrons dans des régions spatiales souhaitées, connus des physiciens sous le nom de « corrals quantiques ». Confiner les électrons permet aux physiciens de travailler avec eux, la contrepartie expérimentale des exercices de « particule dans une boîte » en mécanique quantique de premier cycle.

Mais la symétrie créée par un matériau qui contient des électrons peut également être utilisée pour les confiner sans utiliser de grandes parois de potentiel. En effet, dans des "matériaux quantiques" atomiquement minces, le moment de l'électron peut devenir extrêmement spécifique de sorte que si de petits courants sont créés, les électrons possèdent une quantité de mouvement très précise. Les quelques options de l'électron pour les moments sont si spécifiques qu'on leur donne même un nom :« vallées ».

La ferroélectricité est la création d'un moment dipolaire électrique intrinsèque. Ajoutez de la ferroélectricité à un matériau atomiquement mince et le nombre de vallées diminue en raison d'une symétrie réduite des atomes formant le matériau :dans le matériau étudié ici - une monocouche de SnTe ("tellurure d'étain") - une telle ferroélectricité crée un déplacement horizontal de la plus proche atomes qui à leur tour réduisent le nombre de vallées disponibles à seulement deux. Dans un ouvrage récemment publié dans Lettres d'examen physique , l'inadéquation de la quantité de mouvement électronique à travers les parois du domaine (c'est-à-dire, régions avec une orientation différente du dipôle électrique intrinsèque) est montré pour créer des ondes stationnaires, même s'il n'y a pas d'accumulation potentielle à travers le mur du domaine.

Dans des travaux théoriques réalisés en collaboration avec des groupes expérimentaux en Chine et en Allemagne, doctorant Brandon J. Miller et Salvador Barraza-Lopez, professeur agrégé de physique, recréé la monocouche de SnTe observée expérimentalement sur la figure (a) pour vérifier la création d'ondes stationnaires (b). Le phénomène s'est avéré provenir du décalage de la vallée à travers les parois du domaine (c).

Ces résultats sont importants à plusieurs égards. D'abord, ils démontrent un nouveau couplage entre la ferroélectricité et le degré de liberté de la vallée dans les matériaux bidimensionnels, de telle sorte que la ferroélectricité peut être utilisée pour contrôler le nombre de vallées disponibles. (Dispositifs électroniques basés sur le degré de liberté de la vallée, tels que les dispositifs de mémoire basés sur ces domaines ferroélectriques, ont été proposés par d'autres scientifiques, mais le couplage de la vallée au comportement ferroélectrique observé ici est tout nouveau). En outre, connaissance de l'espacement entre les parois du domaine, et du nombre de points lumineux à un biais donné montrant une interférence constructive, permet d'inférer la structure électronique de ces ferroélectriques, faisant des techniques expérimentales employées la première confirmation connue de leur structure électronique prédite.