De acordo com as regras da mecânica quântica, elétrons se comportam como partículas ou ondas. Semelhante às paredes de um reservatório de água, "paredes de potencial eletrostático" podem ser criadas para confinar elétrons às regiões espaciais desejadas, conhecido pelos físicos como "currais quânticos". O confinamento de elétrons permite que os físicos trabalhem com eles, a contraparte experimental dos exercícios de "partícula em uma caixa" em mecânica quântica em nível de graduação.

Mas a simetria criada por um material que contém elétrons também pode ser usada para confiná-los sem usar grandes paredes de potencial. De fato, nos chamados "materiais quânticos" que são atomicamente finos, o momento do elétron pode se tornar extremamente específico, de modo que, se pequenas correntes forem criadas, os elétrons possuem um momento muito preciso. As poucas opções do elétron para os momentos são tão específicas que até recebem um nome:"vales".

Ferroeletricidade é a criação de um momento de dipolo elétrico intrínseco. Adicione ferroeletricidade a um material atomicamente fino e o número de vales torna-se reduzido devido a uma simetria reduzida dos átomos que formam o material:no material estudado aqui - uma monocamada SnTe ("telureto de estanho") - tal ferroeletricidade cria um deslocamento horizontal mais próximo átomos que, por sua vez, reduzem o número de vales disponíveis para apenas dois. Em trabalho publicado recentemente em Cartas de revisão física , a incompatibilidade de momentum eletrônico através das paredes de domínio (ou seja, regiões com uma orientação diferente do dipolo elétrico intrínseco) é mostrado para criar ondas estacionárias, mesmo que não haja acúmulo potencial na parede do domínio.

Em trabalho teórico realizado em colaboração com grupos experimentais na China e Alemanha, bolsista de doutorado Brandon J. Miller e Salvador Barraza-Lopez, um professor associado de física, recriou a monocamada SnTe experimentalmente observada na figura (a) para verificar a criação de ondas estacionárias (b). O fenômeno foi mostrado para surgir da incompatibilidade do vale entre as paredes do domínio (c).

Esses resultados são importantes de várias maneiras. Primeiro, eles demonstram um novo acoplamento entre ferroeletricidade e o grau de liberdade do vale em materiais bidimensionais, de modo que a ferroeletricidade pode ser usada para controlar o número de vales disponíveis. (Dispositivos eletrônicos baseados no grau de liberdade do vale, como dispositivos de memória baseados nesses domínios ferroelétricos, foram propostas por outros cientistas, mas o acoplamento do vale ao comportamento ferroelétrico aqui observado é novo). Além disso, conhecimento do espaçamento entre as paredes do domínio, e do número de pontos brilhantes em um determinado viés mostrando interferência construtiva, torna possível inferir a estrutura eletrônica desses ferroelétricos, fazendo com que as técnicas experimentais empregassem a primeira confirmação conhecida de sua estrutura eletrônica prevista.