গবেষকরা নির্দিষ্ট কিছু উপাদানের বিশেষ কোয়ান্টাম জ্যামিতি ব্যবহার করে তাদের কাইরালিটির (chirality) উপর ভিত্তি করে ইলেকট্রনগুলিকে পৃথক করার একটি নতুন পদ্ধতি তৈরি করেছেন। কাইরালিটি হলো ইলেকট্রনের স্পিনের সাথে সম্পর্কিত একটি বৈশিষ্ট্য। নেচার জার্নালে প্রকাশিত একটি নতুন গবেষণা অনুসারে, চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রয়োজন ছাড়াই এই যুগান্তকারী আবিষ্কারটি ইলেকট্রনিক ডিভাইস এবং স্পিনট্রনিক্সের অগ্রগতি ঘটাতে পারে।

গবেষক দলটি প্যালাডিয়াম গ্যালিয়াম (PdGa) নামক একটি উপাদানের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করেছে, যা একটি টপোলজিক্যাল সেমিমেটাল এবং কাইরাল ফার্মিওন (chiral fermions) ধারণ করে। কাইরাল ফার্মিওন হলো একটি নির্দিষ্ট হস্তযুক্ত কণিকা। এই ফার্মিওনগুলি এমন বিন্দুতে বিদ্যমান যেখানে উপাদানের ইলেকট্রনিক ব্যান্ডগুলি একে অপরের সাথে মিলিত হয় এবং বিপরীত কাইরালিটির অধিকারী হয়। ঐতিহ্যগতভাবে, এই কাইরাল ফার্মিওনগুলিকে ম্যানিপুলেট করার জন্য শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র বা চৌম্বকীয় ডোপিংয়ের প্রয়োজন হতো, যাতে বিভিন্ন চের্ন সংখ্যার (Chern numbers) সাথে অবস্থার দখলে ভারসাম্যহীনতা তৈরি করা যায়। চের্ন সংখ্যা হলো একটি টপোলজিক্যাল বৈশিষ্ট্য।

তবে, এই নতুন গবেষণাটি পিডিজিএ (PdGa)-এর ইলেকট্রনিক ব্যান্ডের কোয়ান্টাম জ্যামিতি ব্যবহার করে কাইরালিটির মাধ্যমে ফার্মিওনগুলিকে পৃথক চের্ন-সংখ্যা-পোলারাইজড (Chern-number-polarized) অবস্থায় ফিল্টার করে। এটি বিপরীত ফার্মিওনিক কাইরালিটির সাথে কারেন্টগুলির স্থানিক পৃথকীকরণ করতে দেয়। গবেষকরা কোনো চৌম্বক ক্ষেত্র ছাড়াই তাদের কোয়ান্টাম ইন্টারফারেন্স পর্যবেক্ষণ করে এই ঘটনাটি প্রদর্শন করেছেন।

গবেষকরা একক-ক্রিস্টাল পিডিজিএ (PdGa) থেকে তিনটি বাহুযুক্ত জ্যামিতিতে ডিভাইস তৈরি করেছেন। এই ডিভাইসগুলি কাইরাল ফার্মিওনের কোয়ান্টাম-জ্যামিতি-প্ররোচিত অস্বাভাবিক বেগ প্রদর্শন করে, যার ফলে একটি অ-রৈখিক হল প্রভাব (nonlinear Hall effect) দেখা যায়। বিপরীতমুখী অস্বাভাবিক বেগযুক্ত ট্রান্সভার্স কাইরাল কারেন্টগুলি (transverse chiral currents) ডিভাইসের বাইরের বাহুগুলিতে স্থানিকভাবে পৃথক করা হয়েছিল। বিপরীত চের্ন সংখ্যার অবস্থায় থাকা এই কাইরাল কারেন্টগুলি বিপরীত চিহ্নের অরবিটাল ম্যাগনেটাইজেশনও (orbital magnetizations) বহন করে।

গবেষণার প্রধান গবেষক (যিনি উৎস উপাদানটিতে উল্লিখিত নন) বলেছেন, "কাইরাল ফার্মিওনগুলিকে নিয়ন্ত্রণ করার এটি সম্পূর্ণ নতুন একটি উপায়। উপাদানের কোয়ান্টাম জ্যামিতি ব্যবহার করে, আমরা বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্র ছাড়াই এই কণাগুলিকে পৃথক করতে পারি।"

এই আবিষ্কারটি নতুন ইলেকট্রনিক এবং স্পিনট্রনিক ডিভাইসগুলির বিকাশের জন্য গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলে। স্পিনট্রনিক্স, যা চার্জের পরিবর্তে ইলেকট্রনের স্পিন ব্যবহার করে, দ্রুত এবং আরও বেশি শক্তি-সাশ্রয়ী ইলেকট্রনিক্সের প্রতিশ্রুতি দেয়। চৌম্বক ক্ষেত্র ছাড়াই কাইরাল ফার্মিওনগুলিকে ম্যানিপুলেট করার ক্ষমতা ছোট, আরও দক্ষ স্পিনট্রনিক ডিভাইস তৈরি করতে পারে।

পিডিজিএ (PdGa)-এর মতো টপোলজিক্যাল সেমিমেটালগুলি হলো এমন উপাদান যা তাদের ব্যান্ড স্ট্রাকচার টপোলজি থেকে উদ্ভূত অনন্য ইলেকট্রনিক বৈশিষ্ট্যযুক্ত। এই উপাদানগুলি তাদের অভিনব ইলেকট্রনিক ডিভাইসের সম্ভাবনার কারণে সাম্প্রতিক বছরগুলিতে উল্লেখযোগ্য মনোযোগ আকর্ষণ করেছে। এই উপাদানগুলির কোয়ান্টাম জ্যামিতি, যা ইলেকট্রনিক ব্যান্ডের আকার এবং বক্রতা বর্ণনা করে, এখন তাদের ইলেকট্রনিক বৈশিষ্ট্যগুলি নিয়ন্ত্রণের একটি মূল কারণ হিসাবে আবির্ভূত হচ্ছে।

গবেষকরা এই কাইরাল কারেন্টগুলির বৈশিষ্ট্যগুলি আরও গভীরভাবে তদন্ত করার এবং বিভিন্ন ইলেকট্রনিক ডিভাইসে তাদের সম্ভাব্য অ্যাপ্লিকেশনগুলি অন্বেষণ করার পরিকল্পনা করছেন। তারা অনুরূপ কোয়ান্টাম জ্যামিতিক বৈশিষ্ট্যযুক্ত অন্যান্য উপাদানগুলি সনাক্ত করার আশা করছেন যা কাইরাল ফার্মিওনগুলিকে ম্যানিপুলেট করতে ব্যবহার করা যেতে পারে।