Un fin fil du cristal α-Bi₄Br₄ — un composé de bismuth et de brome — conduit le courant non pas comme un fil ordinaire. À l'intérieur, l'électricité ne se déplace que le long des bords, comme l'eau dans une gouttière sans toucher le fond ni les parois. Ce comportement est appelé isolation topologique : l'intérieur du matériau ne conduit pas, mais sur la surface ou les bords, les électrons glissent sans perte. En général, cela nécessite un froid intense, mais ici, le courant sans frottement persiste même à 300 K — plus chaud que dans une pièce.
Le secret réside dans l'empilement des couches. Dans α-Bi₄Br₄, elles ne sont pas posées à plat les unes sur les autres, mais en escalier, comme des marches. Chaque marche est une couche distincte, et les canaux de bord des couches adjacentes ne se touchent pas. Ainsi, il n'est pas nécessaire d'aligner parfaitement les couches ou d'en choisir le nombre : l'escalier fonctionne tout seul. Les scientifiques l'ont vérifié à l'aide d'un microscope à micro-ondes qui détecte où circule le courant. Il s'est avéré que le signal provenant des bords augmente avec la hauteur du fil — plus il y a de marches, plus il y a de bords, et chacune contribue.
Cette conductivité en escalier pourrait être utile dans l'électronique du futur : des fils sans échauffement, des interrupteurs rapides, des dispositifs quantiques. L'essentiel est que le matériau fonctionne à température ordinaire, et non dans de l'hélium liquide. Et il n'est pas nécessaire de le cultiver avec une précision extrême : les couches s'assemblent d'elles-mêmes en l'escalier voulu.
Le bismuth et le brome, pris séparément, ne sont pas des conducteurs aux propriétés particulières, mais leur composé α-Bi₄Br₄ devient un isolant topologique, où le courant ne circule que sur les bords, comme si l'électricité suivait la tranche d'une feuille plutôt que de traverser toute la page.