La surface d'un cristal est comme une scène sur laquelle les électrons devraient se produire. Dans le matériau MnBi2Te4, des états particuliers devraient courir en surface, le rendant conducteur uniquement à l'extérieur, alors qu'à l'intérieur il est isolant. Les propriétés magnétiques ouvrent un gap dans ces états, c'est-à-dire un intervalle d'énergie que les électrons ne peuvent pas occuper. Ce gap est nécessaire pour l'effet Hall quantique anormal, où la résistance varie par paliers stricts.

Mais dans les échantillons réels, le gap disparaît presque. La faute en revient aux défauts : les atomes de manganèse et de bismuth échangent parfois leur place dans le réseau cristallin. Cette permutation abaisse le potentiel électrique de surface, et les états électroniques, comme des acteurs chassés de la scène, s'enfoncent à l'intérieur. Là, l'influence magnétique est plus faible, le gap se referme et l'effet disparaît.

Les scientifiques ont trouvé un moyen de ramener les électrons sur scène. Si l'on applique un champ électrique externe, le potentiel de surface remonte et les états refont surface. Un champ avec un potentiel de 0,1 volt restaure le gap à 11 à 24 milliélectronvolts. Une autre voie consiste à déposer par-dessus un isolant polaire, par exemple In2Te3, dont le champ interne agit comme un metteur en scène invisible et ramène lui aussi les états à la surface.

Le plus intéressant, c'est que le sens du champ agit comme un interrupteur. En changeant le signe, on peut faire passer le matériau d'un état avec une conductivité de Hall nulle à un état avec la valeur quantifiée e²/h. Cela signifie que, sans champ magnétique, par la seule action électrique, on peut contrôler le transport quantifié. Ainsi, la scène reprend vie et les électrons reviennent sous la lumière des projecteurs.