Fisica dei sistemi a bassa dimensionalità
Per fisica dei sistemi a bassa dimensionalità si intende l’insieme di effetti (elettronici/strutturali) che si manifestano quando gli elettroni sono confinati a muoversi in una (1D) o due (2D) dimensioni. Questo confinamento induce proprietà elettroniche esotiche come la quantizzazione dei livelli energetici, nuove interazioni elettrone‑elettrone, elettrone-fonone e di spin‑orbit. Esempi di sistemi 2D sono il grafene, i dicalcogenuri dei metalli di transizione (MoS₂, WS₂), gli isolanti topologici (Bi₂Se₃, Bi₂Te₃).
Come esempi, nei pannelli (a) e (b) della figura che segue sono rappresentate le trasformate di Fourier inversa (IFFT) di un campione di grafene multilayer turbostratico che mostrano nello spazio reale la disposizione degli atomi di C nel grafene (a) e del pattern di moiré (b). I pannelli (c) e (d) mostrano rispettivamente gli spettri di perdita di energia elettronica (EELS) e di fotoemissione dello stato C 1sdel grafene turbostratico all’aumentare del drogaggio di Na, K e Cs [D. Marchiani, et. al., DOI 10.1021/acsomega.4c03543; D. Marchiani, et. al., DOI 10.1021/acs.jpcc.4c02915].
La figura a lato mostra un altro esempio di sistema a bassa dimensionalità. In particolare, il pannello (a) è una misura STM a corrente costante dell’isolante topologico TlBiSe₂ [non pubblicato]. Nel pannello (a) è possibile osservare le terrazze che corrispondono ai septuples blocchi atomici di cui è composto il sistema. Nel pannello (b) è mostrata una immagine STM a risoluzione atomica della superficie del TlBiSe₂, mentre nel pannello (c) è rappresentata la struttura elettronica misurata della banda di valenza e nel pannello (d) dello stato topologico (cono di Dirac).