Тонкая проволочка из кристалла α-Bi₄Br₄ — смесь висмута и брома — проводит ток не как обычный провод. Внутри неё электричество движется только по краям, словно вода по желобу, не задевая дно и стенки. Такое поведение называют топологической изоляцией: внутри материал не проводит, а по поверхности или краям электроны скользят без потерь. Обычно для этого нужен сильный холод, но здесь ток без трения сохраняется даже при 300 К — жарче, чем в комнате.
Секрет — в укладке слоёв. В α-Bi₄Br₄ они лежат не ровно друг на друге, а ступеньками, как лестница. Каждая ступенька — отдельный слой, и краевые каналы соседних слоёв не соприкасаются. Поэтому не нужно идеально выравнивать слои или подбирать их число: лестница работает сама по себе. Учёные проверили это с помощью микроволнового микроскопа, который видит, где именно течёт ток. Оказалось, что сигнал от краёв растёт с высотой проволочки — чем больше ступенек, тем больше краёв, и каждая вносит свой вклад.
Такая «лестничная» проводимость может пригодиться в электронике будущего: провода без нагрева, быстрые переключатели, квантовые устройства. Главное — материал работает при обычной температуре, а не в жидком гелии. И его не нужно выращивать с ювелирной точностью: слои сами складываются в нужную лестницу.
Висмут и бром по отдельности — не проводники с особыми свойствами, а их соединение α-Bi₄Br₄ становится топологическим изолятором, где ток течёт только по краям, как если бы электричество шло по кромке листа, а не через всю страницу.