2006年，张守晟小组通过理论为分析预言了在量子结构中通过调节智能一体化孔的厚度，有可能实现二维拓扑绝缘体，紧接着德国一所大学小组在实验上证实了这一点。而近年来，物理学的一个重大突破，就是拓扑绝缘体的发现，拓扑绝缘体是一种新的宏观有序的量子物态，其电子结构带有特殊的突破性质，在拓扑绝缘体的边缘会形成导电层，具有奇异的性质。导电离子的有效质量规律，其运动规律类似于过去只在高能物理中出现，由相对论所描述的一种离子，这种离子的出现受到突破对称性的保护。

　　与二维拓扑绝缘体相比，三维拓扑绝缘体更是一个重要的研究领域，2006年几个国外的理论小组几乎同时在理论上提出了三维拓扑绝缘体，但预言的合金不仅有很多项，而且电子结构的能隙比较小，不适合在电子企业上的应用。来自中科院物理所的方忠、戴希、张海军等人组成的团队，和张守晟小组合作，在理论上预言和三种能机在有可能实现室温低能耗电子器件的第二代三维拓扑绝缘体，并很快在试验上得到了非常纯净的高品品样品。清华大学物理系的贾金峰等人组成的团队和中国科学院研究员马旭村领导的研究所合作，在三维拓扑绝缘体，拓扑绝缘体材料制作方面取得进展.

　　业内认为，这一系列拓扑绝缘体与第二代拓扑绝缘体相关的试验和理论工作，引发了国际凝聚态物体实践对第二代三维拓扑绝缘体的研究热潮。拓扑绝缘体的这些奇异性质体现体现了物理所遵循的统一的自然规律，具有重要的科学价值。同时，拓扑绝缘体表面的奇异性质不受局部干扰的稳定性使它有希望成为下一代微电子器件的材料。拓扑绝缘体首先由熟悉理论高端物理由转而研究凝聚态物理的科学家预言，并核试验物理学家携手组成的团队所发现，深刻说明了在科学研究的原始创新中间，理论与试验紧密结合的重要作用。