Une feuille de graphène — un treillis de carbone d'un atome d'épaisseur — soumise à un puissant laser se comporte comme une route où surgit soudain une barrière. Les électrons, qui couraient librement à travers le matériau, se heurtent à une zone interdite : un intervalle d'énergies qu'ils ne peuvent pas franchir. Cela avait été prédit théoriquement, mais jamais observé directement.

Une équipe internationale de physiciens a envoyé sur le graphène de courtes et intenses impulsions lumineuses. La lumière a forcé les électrons à se déplacer de manière synchrone, comme une foule marchant au pas sur un pont. Aux endroits où les niveaux d'énergie se croisaient auparavant, une bande interdite est apparue — la spectroscopie résolue en temps et en angle l'a montrée directement. Cette bande n'est pas uniforme : dans certaines directions elle est plus large, dans d'autres plus étroite, et en deux points particuliers elle disparaît complètement. Ces points — les nœuds de Dirac — sont protégés par la symétrie, comme les deux pôles d'un globe terrestre qu'on ne peut pas enlever sans déchirer la carte.

C'est la première expérience directe confirmant que la lumière peut redessiner la structure électronique du graphène. À terme, de tels matériaux « habillés de lumière » pourraient servir de base à des transistors commutables par laser ou à des dispositifs quantiques dont les propriétés changent à la volée. Le graphène, créé avec du ruban adhésif et un crayon, se révèle une fois de plus un terrain d'essai pour des idées qui, hier encore, ne vivaient que sur le papier.