Цепочка из атомов красного фосфора напоминает поезд, где вагоны — атомы, а сцепки между ними — химические связи. Иногда сцепки бывают сильнее, иногда слабее, и от этого зависит, как по поезду бегают электроны.
Физики взяли эту цепочку и посчитали, при каких условиях электроны могут двигаться, а при каких — застревают. Оказалось, что при определённом соотношении сил сцепок в системе происходит перестройка: электроны, которые раньше сидели на месте, вдруг получают возможность бегать, и наоборот. Это как если бы в поезде поменяли сцепки между вагонами, и пассажиры в одних вагонах вдруг смогли переходить в другие.
Такая перестройка оставляет след на краях цепочки: там появляются особые состояния, которые видны в спектре. Учёные проверили это не только на бумаге, но и на опыте — собрали из алюминиевой пластины с отверстиями подобие фосфорной цепочки и увидели те же краевые состояния. Это значит, что топологию фосфора можно изучать не только расчётами, но и на макроскопической модели.
Красный фосфор — это не одно вещество, а целое семейство разных структур. Та, что рассмотрена в работе, состоит из одномерных цепочек атомов фосфора.