Scienziati belgi hanno usato una teoria della fisica delle particelle per descrivere il comportamento di entità simili a particelle, denominati eccitoni, in due strati di grafene, un cristallo a nido d'ape dello spessore di un atomo di carbonio. In un articolo pubblicato su Giornale Europeo di Fisica B , Michael Sarrazin dell'Università di Namur, e Fabrice Petit del Centro belga di ricerca sulla ceramica di Mons, ha studiato il comportamento degli eccitoni in un doppio strato di grafene attraverso un'analogia con gli eccitoni che si evolvono in due mondi paralleli astratti, descritto con equazioni tipicamente utilizzate nella fisica delle particelle ad alta energia.
Gli autori hanno utilizzato le equazioni che riflettono un mondo teorico costituito da un foglio spaziale bidimensionale - una cosiddetta brana - incorporato in uno spazio a tre dimensioni. Nello specifico, gli autori hanno descritto il comportamento quantistico degli eccitoni in un universo composto da due di questi mondi brane. Hanno poi fatto un'analogia con un doppio strato di fogli di grafene, in cui le particelle quantistiche vivono in uno spazio-tempo separato.
Hanno dimostrato che questo approccio è adatto per studiare teoricamente e sperimentalmente come si comportano gli eccitoni quando sono confinati all'interno del piano del foglio di grafene.
Sarrazin e il suo collega hanno anche dimostrato teoricamente l'esistenza di un effetto di scambio di eccitoni tra strati di grafene in condizioni elettromagnetiche specifiche. Questo effetto di scambio può verificarsi come equivalente allo stato solido dello scambio di particelle noto previsto dalla teoria delle brane.
Per verificare le loro previsioni, gli autori suggeriscono il progetto di un dispositivo sperimentale basato su un filtro ottico magneticamente sintonizzabile. Utilizza magneti i cui campi magnetici possono essere controllati con un campo magnetico esterno separato. Gli eccitoni vengono prima prodotti illuminando una luce incidente sul primo strato di grafene. Il dispositivo funziona quindi registrando fotoni davanti al secondo strato di grafene, che forniscono un indizio sul decadimento dell'eccitone dopo che è stato scambiato sul secondo strato dal primo.
