准一维高阶拓扑绝缘体

准一维材料 Bi$_{4}$X$_{4}$（X=Br,I）在 $\beta$ 相中是原型弱拓扑绝缘体（TI）。对于 $\alpha$ 相，近期的高通量数据库筛选表明 Bi$_{4}$Br$_{4}$ 是一种罕见的高阶拓扑绝缘体（HOTI），而 Bi$_{4}$I$_{4}$ 具有平庸的对称性指标。本文通过第一性原理计算、分析耦合边缘二聚化、检视表面晶格结构、构建紧束缚模型以及建立边界拓扑不变量，表明事实上这两种 $\alpha$ 相均为本征高阶拓扑绝缘体，但具有依赖于终止方式的不同的棱态图案。我们揭示，反演中心的位置决定了 Bi$_{4}$Br$_{4}$（Bi$_{4}$I$_{4}$）在两个侧面解理表面呈现相反（相同）的、源于表面或本征（体或外禀）的二聚化。我们提出了多种实验以检验我们的预测。鉴于沿原子链的优势棱态、室温下的结构转变以及三轴极强的各向异性，我们的结果不仅暗示可能存在许多超出对称性指标范围的拓扑材料，而且建立了一种新的拓扑绝缘体范式以及一个独特的材料平台，用于探索几何、对称、拓扑与相互作用之间的关联。