Une feuille de graphène d'un atome d'épaisseur est suspendue dans l'air, comme un drap tendu. Des ondes de chaleur la parcourent — des vibrations d'atomes que les physiciens appellent phonons. On pensait auparavant que ces ondes se dissipaient rapidement en raison de fortes interactions, et que la chaleur se transmettait mal. Mais les expériences montraient le contraire : la chaleur se propage mieux que selon les anciens calculs.
Dans ces nouveaux travaux, l'explication se trouve dans la manière dont les courbures de la feuille sont liées à son plan. Lorsque les atomes vibrent de haut en bas, ils modifient légèrement la rigidité de toute la feuille en flexion. Cet effet, appelé renormalisation de la rigidité, rend les vibrations de courbure plus stables. Les ondes de chaleur cessent de s'amortir rapidement et peuvent se propager plus loin, comme des rides sur l'eau après qu'on y a jeté une pierre.
Grâce à cela, la chaleur dans le graphène suspendu s'écoule presque comme un liquide — les scientifiques appellent cela l'hydrodynamique des phonons. Cette découverte relie l'élasticité macroscopique de la feuille aux vibrations microscopiques des atomes. C'est une voie vers le contrôle de la chaleur dans l'électronique du futur, où chaque nanomètre compte.
Le graphène est le matériau le plus fin au monde : une feuille de la taille d'un terrain de football pèserait moins d'un gramme.