في بعض البلورات، لا تتوزع الإلكترونات بشكل متجانس، بل تنتظم في رقعة شطرنج صارمة: في خلية واحدة يكون عدد الإلكترونات أكبر، وفي الخلية المجاورة أقل. يُسمى هذا النمط بالنظام الشحني، وظلّ لفترة طويلة يُعتبر شيئًا جامدًا، مثل رسم على زجاج متجمد. لكن في الآونة الأخيرة تبيّن أن هذا النمط يمكن قلبه، تمامًا كما يُقلب النظام المغناطيسي بنبضة تيار. بقي غير واضح كيف يجعل المجال الكهربائي رقعة الشطرنج الإلكترونية تغيّر لون جميع خلاياها دفعة واحدة.
لفهم ذلك، اختزل الفيزيائيون الصورة المعقدة إلى نموذج بسيط. كل عقدة في الشبكة البلورية يمكن أن تكون إما فارغة أو مشغولة بإلكترونين معًا. هاتان الحالتان تُرمزان بسهم يشير إلى الأعلى أو إلى الأسفل، ويُسمّى شبه-سبين. في هذا التمثيل، يبدو النظام الشحني كمغناطيس مضاد: الأسهم في العقد المتجاورة تشير في اتجاهين متعاكسين. وإذا بدأت الأسهم في التذبذب، توصف حركتها الجماعية بنفس المعادلات التي تصف تمايل الأسهم المغناطيسية في المغناطيس المضاد.
ثم يدخل المجال الكهربائي على الخط. يعمل على شبه-السبينات كحقل خطوي يسحب الأسهم في إحدى الشبكات الفرعية في اتجاه، وفي الأخرى في اتجاه معاكس. ما دام المجال ضعيفًا، تميل الأسهم قليلًا ثم تعود. لكن إذا تجاوز المجال عتبة معينة، يفقد التذبذب الجماعي استقراره: يبدأ أحد الأنماط في النمو تلقائيًا، وينقلب النمط بأكمله. الحسابات لمعاملات نموذجية تعطي مجالًا عتبيًا حوالي مليون فولت لكل سنتيمتر، وتردد تذبذب حوالي ثلاثة ونصف تيراهرتز، أي تريليونات من التذبذبات في الثانية.
المحاكاة العددية تؤكد الصورة. عندما يكون المجال أعلى قليلًا من العتبة، تتذبذب المركبة الطولية لشبه-السبين وتنتقل في النهاية من قيمة موجبة إلى سالبة، أي أن النظام الشحني يغيّر قطبيته. المركبة العرضية تنمو أولًا بسبب عدم الاستقرار، ثم تخمد. إذا أُضيف مجال منتظم صغير، مثلًا بسبب انحراف عن نصف الامتلاء، يكتسب المسار ارتجافًا إضافيًا يشبه المبادلة (nutation) لقمة دوّارة.
هكذا يتوقف النظام الشحني عن كونه صورة ثابتة ويتحول إلى نظام ديناميكي قابل للتحكم. سابقًا، لم تكن هناك نظرية مجهرية تربط المجال الكهربائي بتبديل النمط الشحني، على عكس النظام المغناطيسي حيث طُوّرت هذه النظرية منذ زمن. الآن أُسست هذه العلاقة: يمكن وصف النظام الشحني كمغناطيس مضاد لشبه-السبينات، والمجال الكهربائي كمقبض يقلب رقعة الشطرنج بأكملها. يفتح هذا الطريق أمام أجهزة تُخزَّن فيها المعلومات وتُعالَج بتبديل النظام الشحني، على غرار ما يُفعل اليوم مع البتات المغناطيسية.
تردد الإثارة الجماعية للسبين الزائف لترتيب الشحنة يقع في نطاق التيراهرتز، أي حوالي تريليون اهتزازة في الثانية. وهذا أسرع بمليون مرة من معدل الإطارات النموذجي في السينما.