一维材料是指电子仅在一个非纳米尺度方向上自由运动(直线运动),如纳米线性结材料、量子线,最具代表的是碳纳米管(carbon nanotube)。
三维材料是指电子可以在三个非纳米尺度上自由运动,如纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒结构(纳米结构材料)。
二维材料是伴随着2004年曼切斯特大学(University of Manchester)Geim 小组成功分离出单原子层的石墨材料——石墨烯(graphene) 而提出的。石墨烯突出的特点是单元子层厚,高载流子迁移率、线性能谱、强度高。无论是在理论研究还是应用领域,石墨烯都引起了极大的兴趣,Geim本人称之为“God Rush(淘金热)”。
后续又有一些其他的二维材料陆续被分离出来,如氮化硼(BN)、二硫化钼(MoS2)。最近在凝聚态物理领域有着广泛的研究。