Mit einer neuen Zeitlupenkamera für Elektronen machen Physikerinnen und Physiker aus Regensburg, Marburg und Jülich sichtbar, wie intensive elektrische Felder Elektronen in Graphen antreiben und auf scheinbar paradoxe Weise Energielücken überspringen lassen. Möglich macht diese Beobachtungen eine völlig neuartige Kombination aus Lasertechnik und Elektronenmikroskopie.

Das verblüffende Verhalten der Elektronen ist in etwa so, als würde bei einer Fahrt mit dem Aufzug die Stockwerksanzeige nach „1“, „2“, „3“ unvermittelt auf „20“ springen. Die siebzehn Stockwerke dazwischen hat man nie durchlaufen – und doch kommt man im zwanzigsten Stockwerk an. Was nach einem unmöglichen Sprung klingt, ist in der Quantenwelt tatsächlich möglich. Man nennt solche Vorgänge Landau-Zener-Majorana-Übergänge und vermutet seit langem, dass sie eine zunehmend wichtige Rolle in der Hochgeschwindigkeitselektronik in Halbleitern spielen könnten.

Einem Forschungsteam der Universität Regensburg, der Philipps-Universität Marburg und des Forschungszentrums Jülich ist es nun gelungen, die ultraschnelle Dynamik solcher Übergänge im Material Graphen sichtbar zu machen. Das Team berichtet darüber in seiner neuesten Studie in der international renommierten Fachzeitschrift Nature (DOI: 10.1038/s41586-026-11214-y).

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