Secondo le regole della meccanica quantistica, gli elettroni si comportano come particelle o onde. Simile alle pareti di un serbatoio d'acqua, "pareti di potenziale elettrostatico" possono essere create per confinare gli elettroni nelle regioni spaziali desiderate, noti ai fisici come "recinti quantistici". Il confinamento degli elettroni consente ai fisici di lavorare con loro, la controparte sperimentale degli esercizi "particle in a box" nella meccanica quantistica a livello universitario.

Ma la simmetria creata da un materiale che contiene elettroni può essere utilizzata anche per confinarli senza utilizzare grandi pareti potenziali. Infatti, nei cosiddetti "materiali quantistici" atomicamente sottili, il momento dell'elettrone può diventare estremamente specifico in modo tale che se si creano piccole correnti, gli elettroni possiedono un momento molto preciso. Le poche opzioni dell'elettrone per i momenti sono così specifiche che gli viene persino dato un nome:"valli".

La ferroelettricità è la creazione di un momento di dipolo elettrico intrinseco. Aggiungi ferroelettricità a un materiale atomicamente sottile e il numero di valli si riduce a causa di una simmetria ridotta degli atomi che formano il materiale:nel materiale qui studiato, un monostrato di SnTe ("tellururo di stagno"), tale ferroelettricità crea uno spostamento orizzontale del più vicino atomi che a sua volta riduce il numero di valli disponibili a solo due. In un lavoro recentemente pubblicato su Lettere di revisione fisica , la mancata corrispondenza del momento elettronico attraverso le pareti del dominio (cioè, regioni con un diverso orientamento del dipolo elettrico intrinseco) è mostrato per creare onde stazionarie, anche se non vi è alcun potenziale accumulo attraverso il muro del dominio.

Nel lavoro teorico svolto in collaborazione con gruppi sperimentali in Cina e Germania, dottorando Brandon J. Miller e Salvador Barraza-Lopez, professore associato di fisica, ricreato il monostrato di SnTe osservato sperimentalmente in figura (a) per verificare la creazione di onde stazionarie (b). È stato dimostrato che il fenomeno deriva dal disadattamento della valle attraverso le pareti del dominio (c).

Questi risultati sono importanti in molti modi. Primo, dimostrano un nuovo accoppiamento tra ferroelettricità e il grado di libertà della valle in materiali bidimensionali, tale che la ferroelettricità può essere utilizzata per controllare il numero di valli disponibili. (Dispositivi elettronici basati sul grado di libertà della valle, come dispositivi di memoria basati su questi domini ferroelettrici, sono stati proposti da altri scienziati, ma l'accoppiamento della valle al comportamento ferroelettrico qui osservato è nuovo di zecca). Inoltre, conoscenza della spaziatura tra le pareti del dominio, e del numero di punti luminosi a una data polarizzazione che mostrano un'interferenza costruttiva, permette di dedurre la struttura elettronica di questi ferroelettrici, rendendo le tecniche sperimentali impiegate la prima conferma nota della loro prevista struttura elettronica.