低維固體，結構和物性具有二維或一維或零維特徵的固體。其中電子和原子的量子態及其對外場的回響特性，既不同於三維固體，也有異於單個原子或分子。蘊藏著新的物理現象和相應的規律，可開發許多新型器件和套用。
基本介紹
- 中文名：低維固體
- 所屬學科：物理學
二維固體,一維固體,零維固體,
二維固體
許多層狀結構材料(如石墨、石墨插層化合物、NbS2材料、晶體表面或其上的吸附層)，還有很多人工設計的有一個維度受約束的客體(如矽界面反型層、半導體異質結、量子阱及超薄磁性多層膜等)都是二維固體。在這些系統中相繼發現了整數和分數量子霍耳效應、巨磁致電阻等新現象。二維系統的相變一直是備受關注的重要問題。
早在1944年L.昂薩格求得二維伊辛模型的準確解。
20世紀60年代證明了只有短程相互作用的二維系統，在絕對零度不存在長程式和與之相應的相變。70年代出現有正、負渦旋(一類缺陷)介入的相變，即渦旋由成對存在的相轉變成各自獨立存在的相，稱為科斯特利茲–索利斯相變，簡稱K－T相變。隨後又有位錯參與的二維熔化的相變。
一維固體
鏈狀結構材料，如晶須、聚乙炔及人工設計的量子線、碳納米管等都是一維固體。在聚乙炔中由於電子和晶格相互作用，會引發材料由一維導體變為一維半導體，這就是佩爾斯相變。這種相變同時產生一種叫作孤子的元激發，可將自旋和電荷兩者分離，即帶電的孤子沒有自旋，中性孤子有自旋。碳納米管依其由單個石墨原子層捲成納米管的結構特徵可分別具有金屬、半導體或半金屬的特性，已成為發展新器件的重要材料。
零維固體
零維固體是一些納米尺度的超細顆粒，如金屬原子團簇、金屬化合物分子團簇，C60球形分子、C70籠形分子等，以及人工設計的量子點——一種3個維度均受限制到納米尺度的客體。近20年的研究，顯露出零維材料物性的特殊規律，納米科學和納米技術正在蓬勃發展，富有生機。生物遺傳物質大分子脫氧核糖核酸(DNA)是雙螺旋鏈結構，而核糖核酸(RNA)是單鏈結構。納米結構的藥物在人體中的傳送過程以及它與器官帶病部位的作用的探索，在這方面低維固體物理的發展會提供必要的技術基礎和一些新觀念。
