В лабораториях Германии электроны в графене внезапно перескакивают через запрещённые энергетические зоны, причём с вероятностью до ста процентов. Это не ошибка измерений, а реальный процесс, который удалось заснять в реальном времени.
Команда учёных из Университета Регенсбурга, Филиппского университета Марбурга и Исследовательского центра Юлих провела эксперимент, опубликованный в журнале Nature 2 ноября 2026 года. Они использовали фотоэмиссионный импульсный микроскоп, совмещённый с мощными лазерными импульсами, чтобы отслеживать движение электронов в атомарно тонких слоях графена высочайшей чистоты, выращенных в Юлихе. Метод получил название субцикловой видеографии: он позволяет фиксировать события, происходящие за доли фемтосекунды.
В обычных полупроводниках электроны остаются в своей энергетической зоне, разделённой запрещённой щелью. Здесь же под действием сильного электрического поля светового импульса электроны ускоряются и пересекают щель без промежуточных состояний. Представьте лифт, который мгновенно перемещается с первого этажа на двадцатый, минуя все остальные: именно так выглядит переход Ландау-Зенера-Майорана. Скорость электронов у края зоны определяет вероятность такого скачка, и в графене она достигает ста процентов.
Эксперимент показал, что взаимодействие с кристаллической решёткой может нарушать упорядоченное движение, но само туннелирование остаётся предсказуемым. Это принципиально отличается от классического туннелирования через пространственный барьер — здесь ключевую роль играет динамика во времени.
Открытие открывает путь к управлению электронами в двумерных материалах с помощью света, а не только электрических напряжений. В будущем такие методы могут лечь в основу новых устройств, где квантовые переходы станут рабочим инструментом, а не редким исключением.
Результаты, опубликованные в Nature, подтверждают: метод субцикловой видеографии работает и на других квантовых материалах, давая панорамный взгляд на их энергетический ландшафт.