什么是拓扑绝缘体，它有没有可能替代硅

自从一种被称为拓扑绝缘体的新材料问世以来（这一发现帮助获得了 2016 年诺贝尔物理学奖），研究人员一直对其的电子应用的可能性很感兴趣，例如超低能晶体管、癌症扫描激光器和超越5G的自由空间通信。拓扑绝缘体的不寻常名称源于其内部绝缘和外部导电：在拓扑绝缘体的外边界上，电或（在某些情况下）光很容易绕过角落和缺陷，并且几乎没有损失。

令人惊讶的是，拓扑绝缘体似乎只是第一代奇异的电和光半金属、超导体和其他形式的物质。尽管这些奇怪的、有时甚至是古怪的化合物目前可能令人困惑，但研究人员发现这些材料具有特殊的特性，可以开发成未来的技术。

拓扑学是数学的一个分支，它探索与变形无关的形状的性质。例如，一个形状像甜甜圈的物体可以变形为杯子的形状，这样甜甜圈的孔就变成了杯子把手上的孔。然而，物体不可能在不改变成根本不同的形状的情况下失去洞。

研究人员利用拓扑学的见解，于 2007 年开发了第一个电子拓扑绝缘体。沿着这些材料的边缘或表面快速移动的电子受到“拓扑保护”，这意味着电子流动的模式将在面对任何干扰时保持不变可能会遇到。

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