Belgische wetenschappers hebben een deeltjesfysica-theorie gebruikt om het gedrag van deeltjesachtige entiteiten te beschrijven, excitonen genoemd, in twee lagen grafeen, een één koolstofatoom dik honingraatkristal. In een paper gepubliceerd in Europees fysiek tijdschrift B , Michael Sarrazin van de Universiteit van Namen, en Fabrice Petit van het Studiecentrum voor Keramiek in Bergen, bestudeerde het gedrag van excitonen in een dubbellaag van grafeen door middel van een analogie met excitonen die evolueren in twee abstracte parallelle werelden, beschreven met vergelijkingen die typisch worden gebruikt in de deeltjesfysica met hoge energie.

De auteurs gebruikten de vergelijkingen die een theoretische wereld weerspiegelen die bestaat uit een tweedimensionaal ruimteblad - een zogenaamde brane - ingebed in een ruimte met drie dimensies. specifiek, de auteurs beschreven het kwantumgedrag van excitonen in een universum dat uit twee van dergelijke braanwerelden bestaat. Vervolgens maakten ze een analogie met een dubbellaag van grafeenvellen, waarin kwantumdeeltjes in een aparte ruimte-tijd leven.

Ze toonden aan dat deze benadering is aangepast om theoretisch en experimenteel te bestuderen hoe excitonen zich gedragen wanneer ze zijn opgesloten in het vlak van de grafeenplaat.

Sarrazin en zijn collega hebben ook theoretisch het bestaan ​​aangetoond van een wisseleffect van excitonen tussen grafeenlagen onder specifieke elektromagnetische omstandigheden. Dit swapping-effect kan optreden als een equivalent in vaste toestand van bekende uitwisseling van deeltjes zoals voorspeld in de braantheorie.

Om hun voorspellingen te verifiëren, de auteurs suggereren het ontwerp voor een experimenteel apparaat dat vertrouwt op een magnetisch afstembaar optisch filter. Het maakt gebruik van magneten waarvan de magnetische velden kunnen worden gecontroleerd met een afzonderlijk extern magnetisch veld. De excitonen worden eerst geproduceerd door een invallend licht op de eerste grafeenlaag te schijnen. Het apparaat werkt dan door fotonen op te nemen voor de tweede grafeenlaag, die een aanwijzing geven voor het verval van het exciton nadat het op de tweede laag van de eerste is gewisseld.