Des scientifiques belges ont utilisé une théorie de la physique des particules pour décrire le comportement d'entités semblables à des particules, appelés excitons, dans deux couches de graphène, un cristal en nid d'abeille d'un atome de carbone. Dans un article publié en Revue Physique Européenne B , Michael Sarrazin de l'Université de Namur, et Fabrice Petit du Centre belge de recherche sur la céramique à Mons, a étudié le comportement des excitons dans une bicouche de graphène par analogie avec des excitons évoluant dans deux mondes parallèles abstraits, décrit avec des équations généralement utilisées en physique des particules de haute énergie.
Les auteurs ont utilisé les équations reflétant un monde théorique constitué d'une feuille d'espace bidimensionnelle - une soi-disant brane - encastrée dans un espace à trois dimensions. Spécifiquement, les auteurs ont décrit le comportement quantique des excitons dans un univers composé de deux de ces mondes de brane. Ils ont ensuite fait une analogie avec une bicouche de feuilles de graphène, dans lequel les particules quantiques vivent dans un espace-temps séparé.
Ils ont montré que cette approche est adaptée pour étudier théoriquement et expérimentalement le comportement des excitons lorsqu'ils sont confinés dans le plan de la feuille de graphène.
Sarrazin et son collègue ont également montré théoriquement l'existence d'un effet d'échange d'excitons entre les couches de graphène dans des conditions électromagnétiques spécifiques. Cet effet d'échange peut se produire comme un équivalent à l'état solide d'un échange de particules connu prédit dans la théorie des branes.
Pour vérifier leurs prédictions, les auteurs suggèrent la conception d'un dispositif expérimental reposant sur un filtre optique accordable magnétiquement. Il utilise des aimants dont les champs magnétiques peuvent être contrôlés avec un champ magnétique externe séparé. Les excitons sont d'abord produits en projetant une lumière incidente sur la première couche de graphène. L'appareil fonctionne alors en enregistrant des photons devant la deuxième couche de graphène, qui fournissent un indice sur la désintégration de l'exciton après qu'il ait basculé sur la deuxième couche à partir de la première.
