Gli elettroni possono interferire allo stesso modo dell'acqua, onde acustiche o luminose lo fanno. Quando sfruttato in materiali allo stato solido, tali effetti promettono nuove funzionalità per i dispositivi elettronici, in cui elementi come interferometri, lenti o collimatori potrebbero essere integrati per controllare gli elettroni alla scala di micro e nanometri. Però, finora tali effetti sono stati dimostrati principalmente in dispositivi unidimensionali, per esempio nei nanotubi, o in condizioni specifiche in dispositivi di grafene bidimensionali. Scrivendo in Revisione fisica X , una collaborazione che include i gruppi del Dipartimento di Fisica di Klaus Ensslin, Thomas Ihn e Werner Wegscheider nel Laboratorio di fisica dello stato solido e Oded Zilberberg presso l'Istituto di fisica teorica, introduce ora un nuovo scenario generale per realizzare l'ottica elettronica in due dimensioni.

Il principale principio funzionale degli interferometri ottici è l'interferenza di onde monocromatiche che si propagano nella stessa direzione. In tali interferometri, l'interferenza può essere osservata come un'oscillazione periodica dell'intensità trasmessa al variare della lunghezza d'onda della luce. Però, il periodo del pattern di interferenza dipende fortemente dall'angolo di incidenza della luce, e, di conseguenza, il modello di interferenza viene mediato se la luce viene inviata attraverso l'interferometro a tutti i possibili angoli di incidenza contemporaneamente. Gli stessi argomenti si applicano all'interferenza delle onde di materia come descritto dalla meccanica quantistica, ed in particolare agli interferometri in cui interferiscono gli elettroni.

Come parte del loro dottorato di ricerca. progetti, lo sperimentatore Matija Karalic e il teorico Antonio Štrkalj hanno studiato il fenomeno dell'interferenza elettronica in un sistema a stato solido costituito da due strati di semiconduttori accoppiati, InAs e GaSb. Hanno scoperto che l'inversione di banda e l'ibridazione presenti in questo sistema forniscono un nuovo meccanismo di trasporto che garantisce un'interferenza non nulla anche quando si verificano tutti gli angoli di incidenza. Attraverso una combinazione di misure di trasporto e modelli teorici, hanno scoperto che i loro dispositivi funzionano come un interferometro Fabry-Pérot in cui elettroni e lacune formano stati ibridi e interferiscono.

Il significato di questi risultati va decisamente oltre la realizzazione specifica di InAs/GaSb esplorata in questo lavoro, poiché il meccanismo riportato richiede esclusivamente i due ingredienti dell'inversione di banda e dell'ibridazione. Pertanto, sono ora aperte nuove strade per l'ingegneria dei fenomeni elettron-ottici in un'ampia varietà di materiali.