طبقة الغرافين هي شبكة من ذرات الكربون تشبه قرص العسل. تتحرك الإلكترونات فيها بسرعة كبيرة وكأنها عديمة الكتلة، تمامًا مثل الضوء. عندما تسقط نبضة ليزر قوية على هذه الطبقة، تتلقى الإلكترونات ركلة وتبدأ في التسارع. يمكن تشبيه مسارها بطريق تظهر فيه أحيانًا حواجز — وهي النطاقات المحظورة. كان يُعتقد سابقًا أن الإلكترون لا يمكنه عبور مثل هذا الحاجز، لكنه في مجال قوي يقفز تحته، مثل بهلوان يمر تحت عارضة منخفضة.
لأول مرة، صوّر العلماء هذه الرقصة على الفيديو بسرعة لا تصدق — حيث تستغرق اللقطة الواحدة أتوثانية (جزءًا من مليار من مليار جزء من الثانية). لاحظوا كيف تتسارع الإلكترونات وتصطدم بحافة نطاق بريلوين — حدود الحالات المسموح بها — ثم ترتد كما لو كانت كرة ترتد عن جدار. وفي الوقت نفسه، يتمكن بعض الإلكترونات من القفز إلى النطاق المجاور، مما يغير توزيعها حسب السرعة.
هذه الصورة للحركة تساعد في فهم كيف يتحكم الضوء في خصائص المواد. بعد النبضة، تكون الإلكترونات في الغرافين بعيدة عن التوازن الحراري: بعضها يتحرك بسرعة، وبعضها ببطء، ويمكن استخدام هذا التوزيع في الإلكترونيات فائقة السرعة. كما لاحظ الباحثون كيف أن التشتت على العيوب والتصادمات بين الإلكترونات تعيد النظام تدريجيًا إلى حالته الطبيعية. هذه العملية تشبه حشدًا بعد حفل موسيقي: في البداية يركض الجميع في اتجاهات مختلفة، لكن الحركة تصبح تدريجيًا عشوائية وهادئة.
الغرافين أقوى من الفولاذ، لكنه في نفس الوقت رقيق جدًا لدرجة أن جرامًا واحدًا من هذه المادة يمكن تمديده لتغطية ملعب كرة قدم.