Hiện tượng điện tử đạn đạo, nơi các hạt tải điện di chuyển gần như không bị tổn hao năng lượng và tránh được sự tán xạ do các khuyết tật cấu trúc, vẫn là một lĩnh vực nghiên cứu trọng tâm trong khoa học vật liệu lượng tử hiện đại. Hành vi đặc trưng này, thường xuất hiện trong môi trường có kích thước giới hạn, mở ra những triển vọng đáng kể cho ngành điện tử học tương lai. Các nhà khoa học tại Trung tâm Nghiên cứu Jülich (Forschungszentrum Jülich) và Đại học RWTH Aachen (RWTH Aachen University) đã cùng nhau xây dựng một mô hình tiên phong, có khả năng xác định loại dòng điện tử đặc biệt này trong các điều kiện gần gũi nhất với thiết lập thí nghiệm thực tế.
Các kênh đạn đạo hình thành tại các cạnh của vật liệu tô-pô hai chiều được xem là nền tảng cốt yếu để tạo ra các mạch điện hiệu suất cao và các qubit ổn định trong máy tính lượng tử. Phương pháp tiếp cận mới này dựa trên các nguyên tắc cơ bản của lý thuyết vận chuyển điện tích đạn đạo, vốn được đặt nền móng bởi Rolf Landauer. Mô hình Landauer cổ điển chỉ xem xét một kịch bản lý tưởng hóa, trong đó các điện tử chỉ có thể đi vào hoặc rời khỏi kênh tại các điểm cuối của nó.
Tuy nhiên, công trình nghiên cứu từ các nhà khoa học Jülich đã vượt qua giới hạn đó một cách ngoạn mục. Họ nhận ra rằng kênh điện tích đạn đạo không tồn tại độc lập mà là một phần không thể tách rời của vật liệu dẫn điện lớn hơn, nơi cung cấp sự tiêm dòng điện. Điều này có nghĩa là các điện tử có thể xâm nhập vào hoặc thoát ra khỏi kênh dọc theo toàn bộ chiều dài của nó, một chi tiết hoàn toàn phù hợp với những quan sát trong phòng thí nghiệm thực tế.
Tiến sĩ Christoph Moors, tác giả chính của nghiên cứu, nhấn mạnh rằng nhờ mô hình này, lần đầu tiên hành vi của các kênh cạnh đã được mô tả một cách chính xác theo thực tế. Ông cho biết lý thuyết được đề xuất cung cấp các dấu hiệu rõ ràng để xác định một cách dứt khoát dòng điện đạn đạo không tổn hao và phân biệt nó với sự vận chuyển điện tích tiêu tán thông thường.
Mô hình dự đoán sự phân bố điện áp đặc trưng, có thể được ghi nhận trực tiếp bằng cách sử dụng các đầu dò nano hoặc kính hiển vi quét đa đầu dò. Việc phân định rõ ràng giữa dòng điện đạn đạo và dòng điện tiêu tán là bước đi cực kỳ quan trọng để xác nhận cuối cùng sự tồn tại của các kênh dẫn điện bất thường này và ứng dụng thực tiễn của chúng trong các thiết bị tương lai. Nghiên cứu về các vật liệu tô-pô, chẳng hạn như chất cách điện tô-pô thể hiện hành vi đạn đạo trên bề mặt, đang được thúc đẩy mạnh mẽ nhằm chế tạo các bóng bán dẫn siêu tốc. Việc mô hình hóa chính xác những hiệu ứng này ảnh hưởng trực tiếp đến việc phát triển các vật liệu mới với các đặc tính điện tử được thiết lập trước, tạo nền tảng vững chắc cho công nghệ bán dẫn thế hệ tiếp theo.