拓扑绝缘体是一种主体绝缘但表面允许有电子流动的特殊材料，其拓扑不变量对诸如缺陷和无序等扰动表现出良好的鲁棒性。它们最突出的特征是在具有不同拓扑性质的区域之间的边界处存在边缘状态，可以观察到的物理效应就是这些边缘状态的单向稳健传输。拓扑绝缘体最初是在整数量子霍尔效应（其中电导在强磁场中被量子化）中被观察到的，随后由于诸如强自旋-轨道相互作用之类的其他效应，在没有磁场的情况下同样观察到了拓扑绝缘体的存在。这些都只能应用于电子系统。在过去十年中，拓扑物理学的概念已被引入到其他领域，包括微波学，光子系统，冷原子学，声学，甚至力学等领域。最近，有学者提出，在磁场的影响下，蜂窝状（例如石墨烯）晶格结构的激子-极化激元系统中可能存在拓扑绝缘体。激子-极化激元是由量子阱激子和腔光子的强耦合产生的部分光、部分物质的准粒子。因此，可以预测到，激子-极化激元系统的拓扑效应与迄今为止所观察到的拓扑效应都不相同。文章中，作者通过实验证明了激子-极化激元拓扑绝缘体的存在。实验中，耦合的半导体微腔晶格被激光非共振激发，施加的磁场使得极化激元波包沿着阵列边缘单向流动。这种手征边缘模式的原理就是极化激元冷凝机制。作者通过在真实空间和傅立叶空间中使用扫描成像技术来测量光致发光，从而在手征模式传播时对其可视化。作者还通过实验证明了拓扑边缘模式可以绕过缺陷，并且通过反转所施加的磁场可以改变其传播方向。激子-极化激元拓扑绝缘体为研究涉及光-物质相互作用、激子-极化激元相互作用及放大等过程的非线性多体系统的拓扑现象奠定了基础。

图1 拓扑极化激元边缘模式的实验方案和模拟动力学

图2 晶体元件的布局和几何形状

图3 拓扑边缘模式下极化激元凝聚物的光致发光测量

图4 冷凝物的手性特征和传播

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