拓扑物质
拓扑绝缘体
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设想一块材料，内部是绝缘体——电流根本无法穿过它的体内——可它的外皮却像金属，乐呵呵地沿表面传导电流。它就像一颗巧克力，硬而不导电的核心，裹着薄薄一层会导电的壳。更怪的是，无论你怎么刮、怎么弄脏，都摆脱不掉这层导电的皮；它是被逼着存在的。
拓扑绝缘体正是这样：一种内部带有普通能隙的材料，所以体内不导电，但每一道边缘或表面上都钉着会导电的态。这些表面态之所以存在，是因为材料体内的电子缠绕成了一种拓扑上不平凡的样子，而这份缠绕没法与外面平凡的真空平滑地接上，除非在边界处留下被搁浅的导电通道。在那些表面通道里，电子的运动方向和它的自旋紧紧绑在一起，因此电子很难被障碍物轻易掉头。
它之所以重要，是因为这份表面导电受体内拓扑的保护：它能扛住杂质、凹痕和会挡住普通表面的污染，这让拓扑绝缘体在低损耗电子学和基于自旋的器件上很有前景。一句诚实的提醒：“绝缘体”只指内部——这类材料整体上从不绝缘，因为表面总在导电。而且真实样品常因缺陷而有杂散的体内导电，实验者得费力去把它压下去。
硒化铋是一种常用的拓扑绝缘体：用一种叫做角分辨光电子能谱（ARPES）的手段，实验可以直接拍下它表面电子组成一个穿越能隙的单一锥形能带，而内部仍是绝缘的——这是一幅干净的图像：不导电的核心外裹着导电的皮。
ARPES 让物理学家几乎能把拓扑绝缘体受保护的金属表面直接拍下来。
这些表面态的保护来自时间反演对称性；如果你破坏这一对称——比如加入磁性——表面就可能被打开能隙，保护也随之失去。所以这份稳健是真实的，但前提是相应的对称性完好无损。
又称
另见