في مختبرات ألمانيا، تقفز الإلكترونات في الغرافين فجأة عبر فجوات الطاقة المحظورة، وباحتمال يصل إلى مئة في المئة. وهذا ليس خطأً في القياسات، بل عملية حقيقية تمكنّا من تصويرها في الزمن الحقيقي.
أجرى فريق من العلماء من جامعة ريغنسبورغ وجامعة ماربورغ فيليبس ومركز يوليش للأبحاث تجربة نُشرت في مجلة Nature في 2 نوفمبر 2026. واستخدموا مجهرًا نبضيًا للانبعاث الضوئي مقترنًا بنبضات ليزرية عالية القدرة لتتبع حركة الإلكترونات في طبقات الغرافين الرقيقة بسمك ذرة واحدة فائقة النقاء التي نُمت في يوليش. وقد أُطلق على هذه الطريقة اسم التصوير الفيديوي دون الدوري: فهي تتيح تسجيل أحداث تقع في أجزاء من الفمتوثانية.
في أشباه الموصلات العادية تبقى الإلكترونات في نطاقها الطاقي المفصول بفجوة محظورة. أما هنا، فتحت تأثير مجال كهربائي قوي لنبضة ضوئية تتسارع الإلكترونات وتعبر الفجوة دون حالات وسيطة. تخيّل مصعدًا ينتقل فجأة من الطابق الأول إلى الطابق العشرين متجاوزًا كل الطوابق الأخرى: هكذا يبدو انتقال لانداو-زينر-ماجورانا. وتحدد سرعة الإلكترونات عند حافة النطاق احتمال هذه القفزة، وهي تبلغ في الغرافين مئة في المئة.
أظهرت التجربة أن التفاعل مع الشبيكة البلورية قد يخلّ بالحركة المنتظمة، لكن النفق الكمي نفسه يبقى قابلًا للتنبؤ. وهذا يختلف جوهريًا عن النفق الكلاسيكي عبر حاجز مكاني — إذ يلعب هنا الدور الرئيسي الديناميكا الزمنية.
يفتح هذا الاكتشاف الطريق إلى التحكم في الإلكترونات داخل المواد ثنائية الأبعاد بواسطة الضوء، لا بالجهود الكهربائية فحسب. وفي المستقبل قد تشكّل هذه الطرق أساسًا لأجهزة جديدة تصبح فيها الانتقالات الكمية أداة عمل، لا استثناءً نادرًا.
تؤكد النتائج المنشورة في Nature أن طريقة التصوير الفيديوي دون الدوري تعمل أيضًا على مواد كمية أخرى، مانحةً نظرة بانورامية إلى مشهدها الطاقي.
