طور باحثون طريقة جديدة لفصل الإلكترونات بناءً على كيراليتها، وهي خاصية مرتبطة بدورانها المغزلي، دون الحاجة إلى مجالات مغناطيسية. هذا الإنجاز، المفصل في منشور حديث في مجلة Nature، يستخدم الهندسة الكمومية للنطاقات الطوبولوجية في مادة تسمى غاليوم البلاديوم (PdGa) لترشيح الفرميونات، وهو نوع من الجسيمات التي تشمل الإلكترونات، إلى حالات متميزة مستقطبة برقم تشيرن الخاص بها، وهي كمية طوبولوجية.

قام فريق البحث، الذي لم يتم ذكر أسماء أعضائه في المادة المقدمة، بتصنيع أجهزة من بلورة مفردة من PdGa في هندسة ثلاثية الأذرع. سمح لهم هذا التصميم بمراقبة السرعات الشاذة المستحثة بالهندسة الكمومية للفرميونات الكيرالية، مما أدى إلى تأثير هول غير خطي. تم فصل التيارات الكيرالية المستعرضة الناتجة، التي تمتلك سرعات شاذة معاكسة، مكانيًا إلى الأذرع الخارجية للجهاز.

هذا الفصل مهم لأن التيارات الكيرالية في حالات رقم تشيرن المعاكسة تحمل أيضًا تمغنطات مدارية بعلامات معاكسة. تقليديًا، كان التلاعب بنقل الفرميونات الكيرالية في الأنظمة الطوبولوجية يتطلب مجالات مغناطيسية قوية أو مطعّمات مغناطيسية لقمع النقل غير المرغوب فيه وخلق خلل في إشغال حالات رقم تشيرن المعاكسة. تتجاوز هذه الطريقة الجديدة هذا الشرط باستخدام الهندسة الكمومية الجوهرية للمادة.

إن الآثار المترتبة على هذا البحث بعيدة المدى بالنسبة لتطوير الأجهزة الإلكترونية والإلكترونية الدورانية. من خلال توفير طريقة للتحكم في التيارات الكيرالية ومعالجتها دون مجالات مغناطيسية، يمكن أن تؤدي هذه التقنية إلى مكونات إلكترونية أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وأكثر إحكاما. من المرجح أن يركز المزيد من البحث على استكشاف إمكانات هذه الطريقة في مواد وهياكل أجهزة أخرى. تفتح القدرة على معالجة تدفق الإلكترون على هذا المستوى الأساسي طرقًا جديدة لتصميم أنظمة إلكترونية متقدمة.