Плоский лист материала толщиной в один атом может проводить ток только по своим краям, как вода течёт вдоль бортиков подноса, а не через середину. В новой работе физики показали, что такие краевые «русла» можно перестраивать, просто поворачивая невидимую магнитную ось внутри листа.
В материале, где электроны ведут себя как безмассовые частицы, появляются особые точки — узлы, где энергия частицы не зависит от направления движения. Одна точка находится в центре, а несколько других разбросаны вокруг. Между ними по краю листа бегут электронные каналы. Когда магнитную ось поворачивают, эти боковые точки сдвигаются, и каналы переподключаются — как если бы стрелки на железной дороге переводили поезда на новые пути.
Если же магнитную ось направить перпендикулярно листу, часть электронных состояний исчезает, но остаётся одна центральная точка и краевой ток, который течёт только в одну сторону. Это похоже на одностороннюю дорогу вдоль периметра: электроны не могут повернуть назад. Такой ток защищён от рассеяния на дефектах и потому почти не теряет энергию.
Поворот магнитной оси — простой и точный способ управлять топологическими каналами. Это может пригодиться для создания переключателей и логических элементов, где сигнал передаётся по краю плёнки без нагрева и потерь.
Краевые токи в таких материалах напоминают движение машин по кольцевой развязке: каждая полоса односторонняя, и столкновения почти исключены.