طور باحثون طريقة جديدة لفصل الإلكترونات بناءً على كيراليتها، وهي خاصية مرتبطة بدورانها المغزلي، دون الحاجة إلى مجالات مغناطيسية. هذا الاختراق، المفصل في منشور حديث في مجلة Nature، يستخدم الهندسة الكمومية للنطاقات الطوبولوجية في مادة تسمى غاليد البالاديوم (PdGa) لتصفية وتوجيه الإلكترونات ذات الكيراليات المتعاكسة إلى مسارات متميزة.

أظهر فريق البحث، الذي لم يتم ذكر أسماء أعضائه في المادة المصدر، هذه الظاهرة عن طريق تصنيع جهاز ثلاثي الأذرع من بلورة مفردة من PdGa. يستفيد الجهاز من السرعات الشاذة للفيرميونات الكيرالية الناتجة عن الهندسة الكمومية، مما يؤدي إلى تأثير هول غير خطي. يفصل هذا التأثير مكانيًا التيارات الكيرالية المستعرضة ذات السرعات الشاذة المتعارضة إلى الأذرع الخارجية للجهاز. هذه التيارات الكيرالية، الموجودة في حالات أرقام تشيرن المتعارضة، تمتلك أيضًا مغنطة مدارية بعلامات معاكسة.

غالبًا ما تعتمد الطرق التقليدية لمعالجة النقل الفرميوني الكيرالي في الأنظمة الطوبولوجية على مجالات مغناطيسية قوية أو تطعيم مغناطيسي. تُستخدم هذه الأساليب لقمع النقل غير المرغوب فيه وخلق اختلال في شغل الحالات ذات أرقام تشيرن المتعاكسة. تتجاوز الطريقة الجديدة هذه المتطلبات من خلال استغلال الهندسة الكمومية الجوهرية للمادة.

قد تكون آثار هذا البحث كبيرة لتطوير أجهزة إلكترونية وسبينترونية جديدة. تفتح القدرة على التحكم في الإلكترونات وفصلها بناءً على كيراليتها دون مجالات مغناطيسية إمكانيات لأجهزة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وأكثر إحكاما. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لاستكشاف الإمكانات الكاملة لهذه التكنولوجيا وقابليتها للتطبيق على مواد أخرى. يخطط الفريق للتحقيق في مواد طوبولوجية أخرى لمعرفة ما إذا كان يمكن ملاحظة تأثيرات مماثلة وتحسينها.