量子态的拓扑性质是物理学研究中一个非常有意思的课题，对于拓扑态的研究已经催生了两个诺贝尔物理学奖（量子霍尔效应和分数量子霍尔效应）。一直以来，对于拓扑量子态的实验研究和应用由于需要非常高的磁场和极低的温度受到了很大的限制。2008年，强拓扑绝缘体的发现第一次实现了在零磁场环境下的量子拓扑性质。2009年上海交通大学物理系表面和界面的量子现象与调控研究组和，在对拓扑绝缘体研究中，首次从理论上提出并在实验上实现了具有最简洁电子结构的单个狄拉克圆锥新型拓扑绝缘体材料。并在此基础上，利用表面科学的方法，对拓扑绝缘体表面电子态进行了人工量子调控，第一次实现了在室温条件下的拓扑电子态。这些研究成果为拓扑绝缘体在自旋电子学和量子计算方面的应用提供了可能性。这方面的工作在世界上属于首创性的工作，处于领先的地位。
由以上结果撰写的论文2009年已分别发表于国际顶级科学杂志英国的《Nature》（自然，影响因子 31.4）以及Nature Physics （自然物理，影响因子 16.8）。
论文题目如下：
(1) D. Hsieh, Y. Xia, D. Qian, L. Wray, J. H. Dil, F. Meier, J.
Osterwalder, L. Patthey, J. G. Checkelsky, N. P. Ong, A. V. Fedorov, H.
Lin, A. Bansil, D. Grauer, Y. S. Hor, R. J. Cava & M. Z. Hasan
“A tunable topological insulator in the spin helical Dirac transport regime”
Nature 460, 1101 (2009)
(2) Y. Xia, D. Qian, D. Hsieh, L.Wray, A. Pal, H. Lin, A. Bansil, D. Grauer, Y. S. Hor, R. J. Cava
and M. Z. Hasan
“Observation of a large-gap topological-insulator class with a single Dirac cone on the surface”
Nature Physics 5, 398 (2009)
