Les électrons peuvent interférer de la même manière que l'eau, les ondes acoustiques ou lumineuses le font. Lorsqu'il est exploité dans des matériaux à l'état solide, de tels effets promettent de nouvelles fonctionnalités pour les appareils électroniques, dans lesquels des éléments tels que les interféromètres, des lentilles ou des collimateurs pourraient être intégrés pour contrôler les électrons à l'échelle du micro et du nanomètre. Cependant, jusqu'à présent, de tels effets ont été démontrés principalement dans des dispositifs unidimensionnels, par exemple dans les nanotubes, ou dans des conditions spécifiques dans des dispositifs en graphène bidimensionnel. Écrire dans Examen physique X , une collaboration incluant les groupes du Département de Physique de Klaus Ensslin, Thomas Ihn et Werner Wegscheider au Laboratoire de physique du solide et Oded Zilberberg à l'Institut de physique théorique, présente maintenant un nouveau scénario général pour réaliser l'optique électronique en deux dimensions.

Le principe de fonctionnement principal des interféromètres optiques est l'interférence d'ondes monochromatiques qui se propagent dans la même direction. Dans de tels interféromètres, l'interférence peut être observée comme une oscillation périodique de l'intensité transmise en faisant varier la longueur d'onde de la lumière. Cependant, la période de la figure d'interférence dépend fortement de l'angle d'incidence de la lumière, et, par conséquent, le motif d'interférence est moyenné si la lumière est envoyée à travers l'interféromètre à tous les angles d'incidence possibles à la fois. Les mêmes arguments s'appliquent à l'interférence des ondes de matière telle que décrite par la mécanique quantique, et en particulier aux interféromètres dans lesquels les électrons interfèrent.

Dans le cadre de leur doctorat. projets, l'expérimentateur Matija Karalic et le théoricien Antonio Štrkalj ont étudié le phénomène d'interférence électronique dans un système à l'état solide constitué de deux couches semi-conductrices couplées, InAs et GaSb. Ils ont découvert que l'inversion de bande et l'hybridation présentes dans ce système fournissent un nouveau mécanisme de transport qui garantit une interférence non nulle même lorsque tous les angles d'incidence se produisent. Grâce à une combinaison de mesures de transport et de modélisation théorique, ils ont découvert que leurs appareils fonctionnent comme un interféromètre de Fabry-Pérot dans lequel les électrons et les trous forment des états hybrides et interfèrent.

La signification de ces résultats va nettement au-delà de la réalisation spécifique InAs/GaSb explorée dans ce travail, car le mécanisme rapporté nécessite uniquement les deux ingrédients d'inversion de bande et d'hybridation. Par conséquent, de nouvelles voies sont désormais ouvertes pour l'ingénierie des phénomènes électro-optiques dans une grande variété de matériaux.