9月22日，《自然·通讯》（Nature Communications）在线刊发了我院凝聚态物理研究所付英双教授团队题为《二碲化钨台阶处拓扑边界态的观测》（Observing topological states residing at step edges of WTe₂）的论文。我校为论文第一单位，付英双教授和上海科技大学李刚教授为论文共同通讯作者，我院2014级博士生彭浪和2015级博士生袁渊为共同第一作者。

拓扑绝缘体不同于普通绝缘体，虽然体内绝缘但在边界或表面处存在导电的边缘态。这种拓扑边缘态因受到体内部拓扑特性的保护，所以可以稳定存在。在时间反演对称性的作用下，该拓扑边缘态由于不受非磁杂质引起的背散射的影响，理论上可以实现无耗散的电流输运。这种奇异的性质在未来发展新型的电子学器件领域有着广泛的前景。

目前，学界在二维拓扑绝缘体的研究方面，理论上已预测出几十种材料体系，但只有少数几种体系在实验上得到证实。2014年，理论上预测单层的1T-相的过渡金属硫族化合物MX₂（其中M表示Mo、W；X表示S、Se、Te）是二维拓扑绝缘体。但由于每个拓扑边界态只能承载一个量子电导的微小电流，因而这也限制了其在电学器件中的应用。而过渡金属硫化物薄膜可以构建异制结超晶格，可以实现多条拓扑边界态导电通道的并联，从而增强其导电能力。

付英双教授团队在超高真空环境下解离WTe₂体材料样品，利用低温扫描隧道显微镜在实空间直接观测到了WTe₂的台阶处存在的一维导电边界态。该边界态不随边界具体构型变化的影响且稳定存在，表现出了与拓扑起源相关的特性。第一性原理计算表明观测到的一维边界态具有拓扑属性，且其拓扑性质不受衬底影响。这是首次从实验上实现了1T-相过渡金属硫化物薄膜拓扑特性的验证。该拓扑边界态存在于体材料台阶处，借助于体材料在压力下的超导特性可进一步构建拓扑超导体，从而有望为拓扑量子计算这一领域提供新的平台。

付英双教授于2014年加入我校红宝石国际平台地址。2015年获国家自然科学基金优秀青年科学基金支持。曾获中国真空协会优秀论文奖、日本理化学研究所优秀成果奖、红宝石国际平台地址十大科技新星奖等。付英双教授从事量子材料的分子束外延生长和极低温强磁场下的扫描隧道谱学研究。该工作是继团队在2014年12月《自然·物理》（Nature Physics）和2016年2月《自然·通讯》（Nature Communications）上发表高水平论文以来，在拓扑量子态领域的又一重要进展。

该工作与上海科技大学李刚教授、中科院物理研究所石友国研究员合作完成，他们分别提供了第一性原理计算和样品合成方面的支持。该工作得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金优秀青年基金和面上项目等资助。