拓撲絕緣體，是一種內部絕緣、邊緣導電的特殊絕緣體材料。拓撲絕緣體的內部為絕緣體能帶結構，存在能隙且費米能處于能隙中，表面則為金屬性質，存在狄拉克型電子態，可以穿越能隙，且穩定存在。拓撲絕緣體的結構特殊，具有量子自旋霍爾效應、量子反常霍爾效應，是物理學的重要科學前沿之一。
半導體芯片功能集成度不斷提高，其上容納的晶體管數量持續增多，發熱問題日益突出。利用拓撲絕緣體來制造半導體芯片，可以明顯改善芯片發熱問題，并可以降低能耗，從而引發未來電子技術的新一輪革命。量子計算處理速度高、能耗低，可以替代晶體管計算，拓撲絕緣體在量子計算機制造領域的應用受到關注。
拓撲絕緣體包括二維拓撲絕緣體、三維拓撲絕緣體。二維拓撲絕緣體具有量子自旋霍爾效應，也稱為量子自旋霍爾絕緣體；三維拓撲絕緣體具有表面支持自旋極化二維狄拉克費米子的特點。
隨著科技進步，已開發問世的拓撲絕緣體產品種類逐步增多。HgTe/CdTe量子阱（碲化汞/碲化鎘量子阱）為二維拓撲絕緣體；BiSb（鉍銻合金）、Bi2Se3（硒化鉍）、Sb2Te3（碲化銻）、Bi2Te3（碲化鉍）等為三維拓撲絕緣體。
在國外，2023年，荷蘭科學家研制出了首個由單元素組成的二維（2D）拓撲絕緣體鍺烯，僅由鍺原子組成，相關研究發表于《物理評論快報》；同年，德國科研人員首次在拓撲絕緣體中制造出激子，有助于新一代光控電腦芯片和量子技術研究，相關研究發表于《自然通訊》。
新思界
行業分析人士表示，在我國，中國科學院物理研究所方忠團隊在4萬多種非磁性材料中，篩選出了8千多種拓撲絕緣體和拓撲金屬，完成的研究成果“拓撲電子材料計算預測”獲得2023年度國家自然科學獎一等獎，其中包括成功發現首個量子反常霍爾效應絕緣體。我國其他拓撲絕緣體相關研究機構還有浙江大學、大連理工大學、清華大學、河北工業大學等。
