طور باحثون طريقة جديدة لفصل الإلكترونات بناءً على chirality (اليدانية) الخاصة بها، وهي خاصية مرتبطة بدورانها المغزلي، دون الحاجة إلى مجالات مغناطيسية. وتفصّل النتائج، التي نُشرت في مجلة Nature، كيف استخدم العلماء الهندسة الكمومية للنطاقات الطوبولوجية في مادة تسمى غاليوم البلاديوم (PdGa) لترشيح الفرميونات، وهو نوع من الجسيمات التي تشمل الإلكترونات، إلى حالات متميزة مستقطبة برقم Chern الخاص بها، وهي كمية طوبولوجية.

يسمح هذا الإنجاز بالفصل المكاني للتيارات ذات الـ chiralities الفرميونية المتعاكسة، وهو إنجاز تم إثباته من خلال ملاحظة تداخلها الكمي. قام الفريق بتصنيع أجهزة من بلورة مفردة من PdGa في هندسة ثلاثية الأذرع. أظهرت هذه الأجهزة سرعات شاذة مستحثة بالهندسة الكمومية للفرميونات اليدوية، مما أدى إلى تأثير هول غير خطي.

وأشارت الدراسة إلى أن "التيارات اليدوية المستعرضة الناتجة، التي تمتلك سرعات شاذة معاكسة، يتم فصلها مكانيًا بالتالي إلى الأذرع الخارجية للجهاز". تحمل هذه التيارات اليدوية، الموجودة في حالات رقم Chern المعاكسة، أيضًا مغنطة مدارية بعلامات معاكسة.

غالبًا ما تعتمد الطرق التقليدية لمعالجة النقل الفرميوني اليدوي في الأنظمة الطوبولوجية على مجالات مغناطيسية قوية أو مطعّمات مغناطيسية. تُستخدم هذه الطرق لقمع النقل غير المرغوب فيه وخلق اختلال في شغل الحالات ذات أرقام Chern المعاكسة. يتجاوز هذا النهج الجديد الحاجة إلى هذه التأثيرات الخارجية، مما يوفر طريقة يحتمل أن تكون أكثر كفاءة وأقل تعقيدًا للتحكم في تدفق الإلكترونات.

يعتقد فريق البحث أن هذا الاكتشاف يمكن أن يكون له آثار كبيرة على تطوير الأجهزة الإلكترونية والإلكترونية الدورانية الجديدة. من خلال التحكم في chirality (اليدانية) للإلكترونات، قد يكون من الممكن إنشاء مكونات إلكترونية أكثر كفاءة وقوة. من المخطط إجراء المزيد من الأبحاث لاستكشاف الإمكانات الكاملة لصمام الفرميونات اليدوية المدفوعة بالهندسة الكمومية وتطبيقاتها في التقنيات المتقدمة.