在石墨烯的电子光谱方面，最容易识别的特征是狄拉克点，在狄拉克点周围，有趣的现象往往会聚集在一起。在低温时，电荷不均匀性通常掩盖着该区域的固有行为，但热激发可以克服高温时的无序，并产生狄拉克费米子的电子-空穴等离子体。目前已经发现狄拉克等离子体表现出不寻常的性质，包括量子临界散射和流体动力学流动。然而，在磁场中的等离子体行为，却知之甚少。
今日， 英国 曼彻斯特大学（The University of Manchester）Na Xin, James Lourembam, Piranavan Kumaravadivel，L. A. Ponomarenko，A. K. Geim & Alexey I. Berdyugin等，在Nature上发文，报道了在这种量子临界状态下的磁输运。在低场下，等离子体表现出巨大的抛物线磁阻，在室温的0.1特斯拉磁场中，达到100%以上， 这比在任何其他系统中发现的磁电阻率高几个数量级。
研究发现，这种行为是单层石墨烯所独有的，尽管存在频繁的（普朗克极限）散射，但其无质量光谱和超高迁移率为其提供了支持。在几特斯拉的磁场中，电子-空穴等离子体完全位于第零朗道能级，随着朗道量子化的开始，出现了巨大的线性磁阻。这几乎与温度无关，并且可以通过邻近筛选得以抑制，这表明这一现象是量子多体起源。并且与奇异金属中的磁输运，以及外尔Weyl金属中预测的量子线性磁电阻，存在明显相似之处，利用这个定义明确的量子临界二维系统，有望进一步探索相关物理。
Giant magnetoresistance of Dirac plasma in high-mobility graphene.
高迁移率石墨烯中狄拉克等离子体的巨磁阻效应。
图1：石墨烯的狄拉克Dirac等离子体中的电子传输。
图2：狄拉克等离子体的超高迁移率。
图3：量化场中的线性磁阻magnetoresistance，MR。
文献链接
https://www.nature.com/articles/s41586-023-05807-0
https://www.nature.com/articles/s41586-023-05807-0.pdf
https://doi.org/10.1038/s41586-023-05807-0
本文译自Nature。
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