במעבדות בגרמניה אלקטרונים בגרפן קופצים לפתע דרך פערים אנרגטיים אסורים, ובהסתברות של עד מאה אחוזים. אין זו טעות מדידה, אלא תהליך ממשי שהצליחו לתעד בזמן אמת.
צוות מדענים מאוניברסיטת רגנסבורג, מאוניברסיטת פיליפס במרבורג וממרכז המחקר יוליך ערך ניסוי שפורסם בכתב העת Nature ב-2 בנובמבר 2026. הם השתמשו במיקרוסקופ פולסים של פליטה פוטואלקטרונית, בשילוב עם פולסי לייזר עוצמתיים, כדי לעקוב אחר תנועת האלקטרונים בשכבות גרפן דקות באטומיות ברמת ניקיון גבוהה ביותר, שגדלו ביוליך. השיטה זכתה לשם וידאוגרפיה תת-מחזורית: היא מאפשרת לתעד אירועים המתרחשים בתוך שברי פמטושנייה.
במוליכים למחצה רגילים האלקטרונים נשארים ברצועת האנרגיה שלהם, המופרדת בפער אסור. כאן לעומת זאת, בהשפעת שדה חשמלי חזק של פולס אור, האלקטרונים מואצים וחוצים את הפער ללא מצבי ביניים. תארו לעצמכם מעלית שעוברת באחת מהקומה הראשונה לקומה העשרים, תוך דילוג על כל השאר: כך בדיוק נראה המעבר של לנדאו-זנר-מיורנה. מהירות האלקטרונים בקצה הרצועה קובעת את ההסתברות לקפיצה כזו, ובגרפן היא מגיעה למאה אחוזים.
הניסוי הראה שהאינטראקציה עם סריג הגביש יכולה להפריע לתנועה המסודרת, אך המנהור עצמו נותר צפוי. זה שונה מהותית ממנהור קלאסי דרך מחסום מרחבי — כאן תפקיד מפתח ממלאת הדינמיקה בזמן.
התגלית סוללת את הדרך לשליטה באלקטרונים בחומרים דו-ממדיים באמצעות אור, ולא רק באמצעות מתחים חשמליים. בעתיד שיטות כאלה עשויות לשמש בסיס להתקנים חדשים, שבהם מעברים קוונטיים יהפכו לכלי עבודה ולא לחריג נדיר.
התוצאות שפורסמו ב-Nature מאשרות: שיטת הווידאוגרפיה התת-מחזורית פועלת גם בחומרים קוונטיים אחרים, ומעניקה מבט פנורמי על הנוף האנרגטי שלהם.
