Marburger Forschung macht Quantensprünge in Graphen sichtbar – was die neue Messmethode wirklich zeigt
Marburg/Regensburg/Jülich, 29. Oktober 2026. Elektronen bewegen sich in Materialien nicht wie kleine Kugeln auf gewöhnlichen Straßen. Ein Forschungsteam mit Beteiligung der Philipps-Universität Marburg hat nun einen besonders schnellen quantenmechanischen Vorgang in Graphen experimentell verfolgt. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature vorgestellt.
Wenn ein Elektron die Energielücke überwindet
In Festkörpern stehen Elektronen bestimmte Energiebereiche – sogenannte Bänder – zur Verfügung. Dazwischen können Bereiche liegen, die nach dem klassischen Bild nicht besetzt werden dürfen. Unter einem sehr starken, schnell wechselnden elektrischen Feld können Elektronen jedoch von einem Band in ein anderes übergehen. Der Fachbegriff lautet Landau-Zener-Majorana-Übergang.
Das ist kein Beleg dafür, dass Naturgesetze außer Kraft gesetzt würden. Gerade die Quantenmechanik beschreibt solche Vorgänge. Neu ist vielmehr, dass die Forschenden ihre ultraschnelle Dynamik in einem Material mit einer Kombination aus starken Lichtpulsen und Photoemissions-Impulsmikroskopie beobachten konnten.
Was gemessen wurde
Die Gruppe um Forschende der Universitäten Regensburg und Marburg sowie des Forschungszentrums Jülich untersuchte hochreine, atomar dünne Kohlenstoffschichten – Graphen. Laserlicht brachte die Elektronen in Bewegung. Die Messmethode erfasste ihre Energie- und Impulsverteilung und machte damit sichtbar, wie sich die Besetzung verschiedener Energiebänder während des Vorgangs verändert.
Nach Angaben der beteiligten Forschungseinrichtungen erreichten die Übergänge unter den untersuchten Bedingungen eine Wahrscheinlichkeit von bis zu 100 Prozent. Das gilt für das konkrete experimentelle Regime; daraus folgt nicht, dass sich beliebige Elektronen in jedem Material verlustfrei oder beliebig steuern lassen.
Warum das für künftige Technik interessant ist
Wer elektronische Zustände mit Licht gezielt beeinflussen will, muss verstehen, wie schnell Elektronen reagieren und welche Wechselwirkungen die Bewegung wieder stören. Hier liefert die Studie ein neues Messfenster. Mögliche Anwendungen in ultraschneller Elektronik bleiben vorerst eine Perspektive, kein bereits demonstriertes marktreifes Gerät.
Bemerkenswert ist auch die regionale Verbindung: Die Marburger Arbeitsgruppe gehört zu einer Kooperation, in der die Materialherstellung in Jülich, die ultraschnelle Lichttechnik und die Elektronenmessung zusammenkommen. Wissenschaftlicher Fortschritt entsteht hier nicht durch einen einzelnen genialen Einfall, sondern durch langjährige Präzisionsarbeit verschiedener Einrichtungen.
Originalquellen: Philipps-Universität Marburg, Mitteilung vom 29.10.2026; Universität Regensburg, Mitteilung vom 28.10.2026; wissenschaftliche Veröffentlichung: V. Eggers et al., Subcycle videography of Landau-Zener-Majorana transitions in graphene, Nature (2026), DOI 10.1038/s41586-026-11214-y.
Beitragsbild: KI-generiertes Symbolbild zu Digitalisierung aus der FMG-Mediathek, keine Aufnahme des Experiments. Bild: Freie Medien Germany. Text: Melissa, KI-Redaktion FMG.
