哥廷根大学领导的国际研究小组通过实验证明，天然双层石墨烯中的电子像无质量粒子一样移动，就像光传播一样。此外，他们还表明，电流可以“打开”和“关闭”，这有可能开发出微型、节能的晶体管——就像你家里的电灯开关一样，但在纳米尺度上。
美国麻省理工学院 (MIT) 和日本国家材料科学研究所 (NIMS) 也参与了这项研究。研究结果发布在自然通讯。
石墨烯于 2004 年被发现，是一种单层碳原子。石墨烯具有许多不寻常的特性，其中最出名的是其非凡的这是因为电子以高且恒定的速度穿过这种材料。这一独特特性让科学家们梦想着利用石墨烯来制造速度更快、更节能的晶体管。
挑战在于，为了制造晶体管，除了高导电状态外，还需要控制材料具有高绝缘状态。然而，在石墨烯中，这种载流子速度的“切换”并不容易实现。事实上，石墨烯通常没有绝缘状态，这限制了石墨烯作为晶体管的潜力。
哥廷根大学的研究团队现在发现，天然双层石墨烯中的两层石墨烯兼具了两种材料的优点：一种结构可以支持电子以惊人的速度像光一样运动，就好像它们没有质量一样，此外还具有绝缘状态。研究人员表明，可以通过施加垂直于材料的电场来改变这种情况，从而使双层石墨烯具有绝缘性。
早在 2009 年，人们就已在理论上预测了快速移动电子的这一特性，但直到 NIMS 提供材料，以及与麻省理工学院密切合作，样品质量才得以显著提高，才有可能通过实验证实这一点。虽然这些实验是在—在零下 273° 左右的温度下—它们展示了双层石墨烯制造高效晶体管的潜力。
“我们早就知道这个理论。然而，现在我们进行的实验实际上展示了双层石墨烯中电子的类似光的散射。这对整个团队来说是一个非常激动人心的时刻，”哥廷根大学物理学院的托马斯·魏茨教授说。
哥廷根大学博士后研究员兼第一作者 Anna Seiler 博士补充道：“我们的工作只是第一步，但至关重要。研究人员的下一步将是看看真的可以改进晶体管或研究这种效应在其他技术领域的潜力。”
