Le graphène, une feuille de carbone d'un atome d'épaisseur, se comporte comme la surface d'une eau calme — jusqu'à ce que la supraconductivité apparaisse. Alors, telles des ondulations provoquées par une pierre jetée, des vagues inhabituelles se propagent : des paires d'électrons se déplacent sans frottement. Mais dans un état chiral particulier, ces vagues s'enroulent dans une seule direction, comme l'eau qui tourbillonne en se vidant dans une baignoire.

Les auteurs de l'étude ont calculé comment ces vagues sont affectées par la courbure du paysage énergétique — l'effet Berry. Chaque quasiparticule porte une minuscule boussole magnétique, et la courbure de Berry fait tourner l'aiguille lors du déplacement. Dans le graphène rhomboédrique, les couches sont décalées de sorte que le relief énergétique se déforme, et les quasiparticules peuvent acquérir leur propre surface de Fermi — une région de l'espace des impulsions où elles résident. Alors, le schéma habituel se brise : la conductivité thermique s'écarte des marches quantiques strictes, et les flux transversaux de spin et de moment orbital s'intensifient fortement.

Ce transport anormal de chaleur et de spin ressemble à une foule dans le métro qui se met soudainement à tourbillonner en un entonnoir, alors que chacun marche droit. Dans le graphène, ce tourbillon peut être déclenché simplement en faisant passer un courant ou en créant une différence de température. Cela ouvre la voie à des dispositifs où la chaleur et les moments magnétiques sont contrôlés sans aimants — par la seule géométrie du matériau.