Топологи́ческий изоля́тор — особый тип материала, который в объёме является диэлектриком (изолятором), а по поверхности проводит электрический ток[3].
Топологический изолятор является внутри изолятором по той же причине, что и «тривиальный» (обычный) изолятор: в зонной структуре существует энергетическая щель между валентной зоной и зоной проводимости материала. Но в топологическом изоляторе эти зоны в неформальном смысле «скручены» относительно тривиального изолятора[4].
Примером топологического изолятора может служить очень тонкая (в противном случае нужный эффект топологического изолятора не достигается) плёнка теллурида ртути и минерал кавацулит, сначала полученный в лаборатории, и только затем обнаруженный в природе[5].
Первые модели трехмерных топологических изоляторов были предложены Б. А. Волковым и О. А. Панкратовым в 1985 году[6], а затем О. А. Панкратовым, С. В. Пахомовым и Волковым Б. А. в 1987 году[7] было показано существование бесщелевых двумерных состояний Дирака на соприкосновении инверсных зон в гетероструктурах PbTe/SnTe[6] и HgTe/CdTe[7]. Существование межфазных состояний Дирака в HgTe/CdTe было экспериментально подтверждено группой Лорен В. Моленкамп в двумерных топологических изоляторах в 2007 году[8].
Топологические изоляторы, предсказанные в 1980-х годах, открытые в 2007 году сейчас активно изучаются.
Поверхностное состояние трёхмерного топологического изолятора является новым типом двумерного электронного газа, где спин электрона связан с импульсом, то есть спин зависит от собственного движения электрона.