Еще 70 лет назад теоретически было показано, что графен должен обладать расходящимся диамагнитным откликом в точке электронейтральности, когда уровень Ферми находится в дираковской точке. Причина показана на рисунке слева: при включении магнитного поля электронные состояния уплотняются в уровни Ландау, и заполненные электронами состояния вблизи уровня n = 0 значительно поднимают свою энергию. Как следствие, помещение графена в магнитное поле повышает его энергию, а это говорит о диамагнетизме.

У чистого бесконечного графена орбитальная магнитная восприимчивость должна вести себя как χ = –(2e²v²/3π)δ(μ), где v и μ – скорость и уровень Ферми. В реальности дельта-функция расплывается, но все равно остается значительный пик. Он был получен в эксперименте высокоточными измерениями магнитного поля, создаваемого графеном в магнитном поле полосками, обладающими эффектом гигантского магнитосопротивления. Величина χ в этом пике в 100 раз превышает диамагнетизм обычного газа свободных электронов.

#графен #магнетизм