縱觀歷史,人類對材料的認知不斷推動著社會的進步和發(fā)展,這方面在過去一個多世紀對材料電學性質(zhì)的研究上體現(xiàn)得尤為顯著.我們可以將材料粗略地分為金屬、半導體、絕緣體,也可以分為超導、非超導、磁性、非磁性等.不難發(fā)現(xiàn),所有這些性質(zhì)都源于同一種微觀粒子:電子.隨著研究的深入,科學家們開始期待在一種材料中能實現(xiàn)以上多種甚至所有可能的電子態(tài).最近,以二維體系為代表的低維體系研究向我們展示了實現(xiàn)這一愿景的可能性.在低維體系中,維度的降低導致體系對載流子濃度、介電環(huán)境、壓強、應(yīng)力、電場、磁場等非常敏感.因此,我們可以在一個極其寬廣的多參數(shù)空間對其結(jié)構(gòu)和物性進行精細調(diào)控,進而實現(xiàn)一系列新奇量子物態(tài).例如在魔角雙層石墨烯中就可實現(xiàn)金屬/關(guān)聯(lián)絕緣態(tài),非超導/超導,非磁性/磁性,甚至量子反?；魻栃?yīng)等多種新奇物態(tài).一方面,基于低維體系的這些研究極大地推進了人們對凝聚態(tài)物理中各種新奇量子物態(tài)、相變以及準粒子關(guān)聯(lián)等問題的深入理解;另一方面,低維體系高度可調(diào)的特點也為其在未來的應(yīng)用提供更廣闊的空間.值得一提的是,低維材料的一個顯著優(yōu)勢是其新奇物態(tài)都直接暴露在材料表面,這為直接觀測這些量子物態(tài)提供了一個前所未有的機會.最近,科學家們利用掃描隧道顯微鏡成功地實現(xiàn)了對石墨烯中的量子霍爾鐵磁態(tài)、雙層石墨烯疇界的谷極化導電通道、拓撲絕緣體中的拓撲邊界態(tài)的直接觀測.相關(guān)研究可以更好地幫助我們深入理解這些新奇量子物態(tài)并澄清其微觀物理機制.

低維材料體系涵蓋了超導、拓撲、磁學、鐵電等幾乎所有凝聚態(tài)物理中重要的研究課題,對其新奇物性的深入理解和精準調(diào)控可以為后期電子器件的構(gòu)筑打下堅實的基礎(chǔ).在過去幾十年里,大量的科研工作者們在該領(lǐng)域持續(xù)深耕,不斷發(fā)現(xiàn)豐富有趣的物理現(xiàn)象,并深入理解其物理機制,發(fā)展多種手段實現(xiàn)了對這些新奇量子物態(tài)的調(diào)控.尤其是在近十年間,這一領(lǐng)域的發(fā)展以及取得的成果格外令人矚目,國內(nèi)很多優(yōu)秀科研團隊極大地推進了低維材料的物性研究,做出了突出的成績.我們相信,這些成果不但在基礎(chǔ)研究上具有重要的學術(shù)價值,也為未來技術(shù)發(fā)展和進步打下了堅實的基礎(chǔ).正因為如此,為了讓讀者了解低維材料新奇物性的最新研究成果,本專題特別邀請了部分在低維物性領(lǐng)域活躍的專家學者,從低維材料的制備、結(jié)構(gòu)/能帶表征與調(diào)控、光學特性、量子受限效應(yīng)、電荷密度波、磁性、超導、關(guān)聯(lián)電子態(tài)等諸方面,以不同的視角介紹本領(lǐng)域的背景、最新進展并展望相關(guān)領(lǐng)域未來的發(fā)展方向,希望對感興趣的讀者及相關(guān)領(lǐng)域的工作人員提供一定的參考及借鑒.