原子级平坦碳单层作为一种极不稳定的准二维介观量子系统

在弱相互作用π电子近似下计算的碳单层能带结构对应于无质量电子激发，即称为狄拉克费米子（Dirac fermions）的粒子，此前未在其他任何材料中观察到。然而，如果考虑π电子间强库仑和交换相互作用，则出现π电子态的另一幅图像。这些相互作用导致π电子局域化和电子晶体形成。原子级平坦层可视为最简单的准二维介观量子系统，由碳离子平面和位于该平面两侧的两种π电子晶体组成。这样的系统必须具有介电性和显著的抗磁性质，以及对扭曲其电子晶体的外部因素的高敏感性。不稳定性表现为单层转变为更稳定的碳变体的趋势，其碳骨架卷起或包裹，这被观察为单层皱褶（或涟漪）。皱褶单层的特点在于存在激发的π电子，其负责其物理和化学性质。该方法可证明有助于研究碳纳米管、富勒烯、石墨，以及拓扑绝缘体和具有层状结构的复杂量子系统。准二维量子系统的计算面临多体问题，且超出能带结构描述，这迫使我们仅限于纯定性分析。