美国普林斯顿大学的一个研究组于2010年7月15日在《自然》(Nature 466, 343～346 15 July 2010)杂志上面发表题为《拓扑表面态穿越表面障碍》(Transmission of topological surface states through surface barriers)的文章.在文章中他们用可靠的实验数据给出了拓扑表面态穿越单晶锑材料原子尺度阶梯状表面障碍的传播规律，为研究拓扑绝缘材料的性质做出了重要的贡献.

按照电子态结构的不同，传统意义上的材料被分为“金属”和“绝缘体”两大类.而拓扑绝缘体是一种新的量子物质态，完全不同于传统意义上的“金属”和“绝缘体”.拓扑绝缘体是一类由自旋-轨道耦合效应导致的新奇量子物态.它的主体具有类似于绝缘体的能隙，而在其表面存在无能隙的金属态.也就是说这种材料的主体是绝缘的，但电子能通过它的表面流动.这种表面态来源于体能带的拓扑结构，受时间反演对称性的保护，需要用零质量狄拉克方程描述.这些奇异性质使拓扑绝缘体成为自旋电子学和量子计算等领域非常有应用潜力的材料.寻找具有足够大的体能隙并且具有化学稳定性的强拓扑绝缘体材料和深入研究它的性质成为了众多物理学家的研究内容.

根据理论的预言，电子在流经拓朴绝缘体表面呈直角的原子尺度阶梯状障碍时，不会发生背散射(backscatter)，而电子在相同拓朴结构的金属台阶前会发生强烈的背散射.但普林斯顿小组在论文中指出，“并没有实验证据证明拓朴表面态能够穿越自然形成的表面障碍.”为此该小组以拓扑绝缘材料单……