Учебное пособие написано на основе лекций, которые автор читает на физическом факультете МГУ имени М.В. Ломоносова, Московском физико-техническом институте (Национальном исследовательском университете), Национальном исследовательском ядерном университете МИФИ (Московском инженерно-физическом институте). В учебном пособии рассматриваются достижения и открытия мировой науки в области физики наносистем, технологии получения и применения низкоразмерных структур. Последовательно излагаются теоретические и экспериментальные основы сканирующей зондовой микроскопии, физики полупроводниковых наноструктур, сверхрешеток, квазикристаллов, низкоразмерных аллотропных модификаций углерода: графена, фуллерена, нанотрубок. Уделяется особое внимание топологическим эффектам в кристаллах, явлениям, связанным с поверхностными и краевыми состояниями в топологических изоляторах и вейловских металлах, квантовой нелокальности, квантовым и тепловым флуктациям в сверхпроводящих системах мезоскопических размеров. Рассматриваются целочисленный и дробный квантовые эффекты Холла, спинтроника, магноника, спиновая калоритроника. Детальное рассмотрение физических основ обсуждаемых явлений и свойств обходится без использования специальных методов теоретической физики, что делает изложение доступным для широкого круга читателей. Предназначается главным образом для студентов и аспирантов как учебное пособие по физике наносистем, физике конденсированного состояния, физики низких температур и сверхпроводимости. Будет полезна научным сотрудникам, инженерно-техническим работникам, а также всем, интересующимся последними открытиями и достижениями в этих областях. Рекомендовано Федеральным учебно-методическим объединением в системе высшего образования по укрупненной группе специальностей и направлений подготовки 03.00.00 "Физика и астрономия" в качестве учебного пособия для обучающихся по основным образовательным программам высшего образования по направлению подготовки "Физика" уровней бакалавриата (03.023.02) и магистратуры (03.04.02), специалитета по специальности «Фундаментальная и прикладная физика» (03.05.02).