拓扑绝缘体，是一种内部绝缘、边缘导电的特殊绝缘体材料。拓扑绝缘体的内部为绝缘体能带结构，存在能隙且费米能处于能隙中，表面则为金属性质，存在狄拉克型电子态，可以穿越能隙，且稳定存在。拓扑绝缘体的结构特殊，具有量子自旋霍尔效应、量子反常霍尔效应，是物理学的重要科学前沿之一。
　　电子在导体中运动时，存在能级跃迁，会释放热量，产生耗散。拓扑绝缘体表面基于电子自旋来传递电荷，具有自旋动量锁定、拓扑保护、无耗散边缘态等特点，产生的热量及耗散低，在半导体芯片等电子元器件制造领域拥有广阔发展前景。
　　半导体芯片功能集成度不断提高，其上容纳的晶体管数量持续增多，发热问题日益突出。利用拓扑绝缘体来制造半导体芯片，可以明显改善芯片发热问题，并可以降低能耗，从而引发未来电子技术的新一轮革命。量子计算处理速度高、能耗低，可以替代晶体管计算，拓扑绝缘体在量子计算机制造领域的应用受到关注。
　　拓扑绝缘体包括二维拓扑绝缘体、三维拓扑绝缘体。二维拓扑绝缘体具有量子自旋霍尔效应，也称为量子自旋霍尔绝缘体；三维拓扑绝缘体具有表面支持自旋极化二维狄拉克费米子的特点。
　　随着科技进步，已开发问世的拓扑绝缘体产品种类逐步增多。HgTe/CdTe量子阱（碲化汞/碲化镉量子阱）为二维拓扑绝缘体；BiSb（铋锑合金）、Bi2Se3（硒化铋）、Sb2Te3（碲化锑）、Bi2Te3（碲化铋）等为三维拓扑绝缘体。
　　在国外，2023年，荷兰科学家研制出了首个由单元素组成的二维（2D）拓扑绝缘体锗烯，仅由锗原子组成，相关研究发表于《物理评论快报》；同年，德国科研人员首次在拓扑绝缘体中制造出激子，有助于新一代光控电脑芯片和量子技术研究，相关研究发表于《自然通讯》。
   在我国，中国科学院物理研究所方忠团队在4万多种非磁性材料中，筛选出了8千多种拓扑绝缘体和拓扑金属，完成的研究成果“拓扑电子材料计算预测”获得2023年度国家自然科学奖一等奖，其中包括成功发现首个量子反常霍尔效应绝缘体。我国其他拓扑绝缘体相关研究机构还有浙江大学、大连理工大学、清华大学、河北工业大学等。