Les physiciens ont, pour la première fois, exploré en détail l'évolution temporelle de la conductivité, ainsi que d'autres caractéristiques de transport d'électrons au niveau quantique, d'un dispositif au graphène soumis à des impulsions ultra-courtes périodiques. À ce jour, la majorité des études sur le graphène ont considéré la dépendance des propriétés de transport sur les caractéristiques des impulsions externes, comme l'intensité du champ, période ou fréquence.

Les nouvelles découvertes ont été publiées dans Revue Physique Européenne B par Doniyor Babajanov de l'Université polytechnique de Turin à Tachkent, Ouzbékistan, et collègues. Ces résultats peuvent aider à développer des dispositifs électroniques à base de graphène qui ne deviennent conducteurs que lorsqu'une impulsion externe ultra-courte est appliquée, et sont par ailleurs des isolants.

Les auteurs se concentrent sur le transport dans les nanorubans de graphène entraînés par des impulsions laser, qui ont été choisis pour leur capacité à appliquer des kicks périodiques au système. Babajanov et ses collègues se sont appuyés sur des systèmes quantiques pilotés et des théories du chaos quantique pour étudier les caractéristiques de transport au sein du nanoruban. Pour une seule période de coups de pied, ils ont obtenu la solution exacte d'une équation mathématique, appelée équation de Dirac dépendante du temps. Puis, en itérant cette solution, ils ont pu calculer numériquement et avec précision les caractéristiques arbitraires du transport quantique dépendant du temps des électrons dans le matériau.

Ils ont découvert que l'application d'une force motrice externe conduit à une amélioration des transitions électroniques dans ce que l'on appelle les bandes de valence et de conduction. Cette étude démontre ainsi que de telles transitions permettent une augmentation spectaculaire de la conductivité en peu de temps, permettant de régler les propriétés électroniques à l'aide d'impulsions externes courtes.

La prochaine étape pourrait être d'étendre le test au cas d'un champ magnétique dépendant du temps, aux champs pseudo-magnétiques induits par déformation, ou aux champs monochromatiques externes. Finalement, cela pourrait conduire à des applications utiles telles que des commutateurs électroniques ultrarapides.