信息的傳遞可以通過電子的自旋，而不像傳統材料通過電荷

按照導電性質的不同，材料可分為「金屬」和「絕緣體」兩大類；而更進一步，根據電子態的拓撲性質的不同，「絕緣體」和「金屬」還可以進行更細緻的劃分。拓撲絕緣體就是根據這樣的新標準而劃分的區別於其他普通絕緣體的一類絕緣體。因而，拓撲絕緣體的體內與人們通常認識的絕緣體一樣，是絕緣的，但是在它的邊界或表面總是存在導電的邊緣態，這是它有別於普通絕緣體的最獨特的性質。這樣的導電邊緣態是穩定存在的，且不同自旋的導電電子的運動方向是相反的，所以信息的傳遞可以通過電子的自旋，而不像傳統材料通過電荷，不涉及耗散過程，通俗地說就是不會發熱，這一發現讓人們對製造未來新型電腦晶元等元器件充滿了希望。

最早發現的拓撲絕緣體狀態，可以追溯到20多年前發現的量子霍爾效應。量子霍爾效應分別獲得1985年和1998年兩度Nobel物理學獎，開創了凝聚態物理學的一個新紀元。但由於這種效應需要滿足強磁場和低溫這兩個條件，不利於推廣應用。直到2005年，人們才發現不需要強磁場和低溫條件，僅僅依靠任何材料都具有的自旋軌道耦合效應，就可以實現類似於量子霍爾效應中的電子態，即量子自旋霍爾效應態或拓撲絕緣體態。這立刻引起了全球科學家界的重大關注。摩爾定律認為，由於技術的進步，每過18個月，集成電路上可容納的晶體管的數目會翻一番，性能也將提高一倍。隨著晶體管越小越密集，發熱問題也就會越突出，因此許多人預言摩爾定律將於2015年失效。而拓撲絕緣體的發現將可能解決這個問題，從而引發未來電子技術的新一輪革命。2006年，美國斯坦福大學的科學家提出，在碲化汞量子阱體系中可能存在無需磁場而由本徵材料能帶結構產生的拓撲絕緣態，而這種特殊的拓撲絕緣體態將引起非常有趣的「量子自旋霍爾效應」，該效應入選科學評出的2007年十大科學突破並列第二位。

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