Constitué d'un feuillet carboné d'épaisseur monoatomique, le graphène possède une propriété exceptionnelle : les électrons y circulent à très grande vitesse, proche de celle de la lumière ! Ce phénomène extraordinaire a une traduction mathématique dans un espace abstrait, où est décrit le comportement quantique des électrons : il s'agit d'une singularité, dite « topologique », qui, à la manière de la convergence des fuseaux horaires au pôle, déboussole une propriété des électrons dans le graphène, le pseudospin.

Un peu comme on lance un caillou dans l'eau, les chercheurs ont eu l'idée d'introduire une impureté dans le pavage hexagonal d'atomes de carbone et d'observer les réarrangements électroniques à la suite de cette perturbation. Ils observent alors au voisinage de l'impureté une figure complexe qui fait office de « ronds dans l'eau ». Or cette figure ondulatoire présente des irrégularités (dislocations) qui sont directement reliées à la singularité des fonctions d'onde électroniques dans le graphène.

Cette avancée conceptuelle pourra bénéficier à d'autres matériaux présentant des propriétés topologiques et permettra de mieux comprendre comment celles-ci affectent leurs propriétés électroniques et optiques.