Une feuille de graphène d'un atome d'épaisseur, c'est comme une nappe parfaitement lisse sur laquelle roulent des billes électroniques. Placez une barrière électrique sur le chemin de ces billes — normalement, elles rebondissent. Mais dans le graphène, c'est différent : dans certaines conditions, les électrons traversent la barrière sans même la remarquer, comme un mur de brouillard.

Les auteurs de cette nouvelle étude ont examiné un modèle bidimensionnel d'électrons dans le graphène soumis à un champ électrique réglable. Ce champ peut être transformé en continu d'une barrière continue en une chaîne d'obstacles individuels. Il s'avère que dans un tel système apparaît l'effet tunnel super-klein — une transmission totale des particules sans réflexion. Le secret réside dans le fait que le modèle est mathématiquement lié au mouvement libre des particules : la barrière semble disparaître pour les électrons d'une certaine énergie.

Ce lien a pu être mis en évidence grâce aux méthodes de la mécanique quantique supersymétrique — un outil mathématique élégant qui permet de reformuler un problème complexe en un problème plus simple. De plus, le modèle possède une invariance d'échelle : si l'on change la taille du système, la physique ne change pas. Et pour les particules d'une énergie spécifique, le potentiel devient totalement invisible. Les auteurs discutent de la manière de réaliser un tel système expérimentalement — par exemple, à l'aide de grilles créant le champ électrique approprié au-dessus du graphène.

Ce transport « invisible » des électrons pourrait être utile dans l'électronique du futur : si les particules ne sont pas diffusées par les obstacles, les dispositifs fonctionneront plus rapidement et avec moins de pertes. La feuille de graphène se révèle encore une fois une nappe magique, mais cette fois pour les merveilles quantiques.