Лазерная вспышка бьёт по слою серебра толщиной в один атом, лежащему на двухслойном графене, — и за квадриллионные доли секунды в электронной структуре графена открывается щель, которой там раньше не было. Это как если бы обычный провод на мгновение стал полупроводником: электроны перестают свободно течь, появляется запрещённая зона.

Причина — перенос заряда между слоями. Свет выбивает электроны, они перескакивают с серебра на графен, и электрическое поле на границе меняется. Это поле действует как сверхбыстрый затвор: оно перестраивает энергетические зоны графена, открывая щель. Одновременно рождается много горячих электронов, которые усиливают экранирование — способность зарядов гасить внешние поля. Экранирование, как одеяло, приглушает поле, и щель снова закрывается, причём становится даже меньше, чем была в спокойном состоянии.

Эксперимент провели методом время- и углоразрешённой фотоэмиссионной спектроскопии. Короткий лазерный импульс выбивает электроны из образца, а детектор ловит их по одному, измеряя энергию и направление. Так удаётся следить за электронной структурой в реальном времени, кадр за кадром, с шагом в фемтосекунды. Двухслойный графен в этой работе уложен особым образом — в так называемую берналовскую стопку, когда слои слегка сдвинуты друг относительно друга, как кирпичи в кладке.

Два механизма — перенос заряда и горячие электроны — действуют в противоположные стороны. Первый открывает щель, второй закрывает. Управляя интенсивностью и длительностью вспышки, можно выбирать, какой процесс перевесит. Это даёт в руки физиков инструмент для сверхбыстрого управления свойствами графена, а в перспективе — для создания оптических транзисторов, работающих на частотах, недоступных обычной электронике. Тот же подход пригодится для изучения необычных квантовых состояний в двухслойном графене вдали от равновесия.