Une feuille de graphène est un réseau d'atomes de carbone en forme de nid d'abeilles. Les électrons y filent si vite qu'on dirait qu'ils n'ont pas de masse, comme la lumière. Quand une impulsion laser puissante frappe cette feuille, les électrons reçoivent un coup de pied et commencent à accélérer. Leur trajectoire peut être comparée à une route où l'on rencontre parfois des barrières : les zones interdites. On pensait autrefois qu'un électron ne pouvait pas franchir une telle barrière, mais dans un champ intense, il passe en dessous, comme un acrobate qui glisse sous une barre qui s'abaisse.
Pour la première fois, des scientifiques ont filmé cette danse à une vitesse incroyable : chaque image dure une attoseconde (un milliardième de milliardième de seconde). Ils ont vu les électrons, en accélérant, heurter le bord de la zone de Brillouin — la frontière des états autorisés — et rebondir comme une balle contre un mur. Une partie des électrons réussit à passer dans la bande voisine, ce qui modifie leur distribution en vitesse.
Cette image du mouvement aide à comprendre comment la lumière contrôle les propriétés des matériaux. Après l'impulsion, les électrons du graphène se retrouvent loin de l'équilibre thermique : certains filent vite, d'autres lentement, et cette distribution peut être exploitée pour l'électronique ultra-rapide. Les chercheurs ont aussi observé comment la diffusion sur les défauts et les collisions entre électrons ramènent progressivement le système à son état habituel. Ce processus ressemble à une foule après un concert : d'abord tout le monde court dans tous les sens, puis le mouvement devient désordonné et calme.
Le graphène est plus résistant que l'acier, mais si fin qu'un gramme de ce matériau pourrait couvrir un terrain de football.