Investigadores han desarrollado un método novedoso para separar electrones basándose en su quiralidad, una propiedad relacionada con su espín, sin la necesidad de campos magnéticos. Los hallazgos, publicados en la revista Nature, detallan cómo los científicos utilizaron la geometría cuántica de las bandas topológicas en un material llamado paladio galio (PdGa) para filtrar fermiones, un tipo de partícula que incluye electrones, en distintos estados polarizados por su número de Chern, una cantidad topológica.
Este avance permite la separación espacial de corrientes con quiralidades fermiónicas opuestas, una hazaña demostrada a través de la observación de su interferencia cuántica. El equipo fabricó dispositivos a partir de PdGa monocristalino en una geometría de tres brazos, observando que la geometría cuántica inducía velocidades anómalas en los fermiones quirales, lo que conducía a un efecto Hall no lineal.
"Las corrientes quirales transversales resultantes, que poseen velocidades anómalas opuestas, se separan espacialmente en los brazos exteriores del dispositivo", escribieron los autores del estudio. Estas corrientes quirales, que existen en estados de número de Chern opuestos, también conllevan magnetizaciones orbitales con signos opuestos.
Los métodos tradicionales para manipular el transporte fermiónico quiral en sistemas topológicos a menudo se basan en fuertes campos magnéticos o dopantes magnéticos. Estos se utilizan para suprimir el transporte no deseado y crear un desequilibrio en la ocupación de estados con números de Chern opuestos. El nuevo método evita estos requisitos al explotar la geometría cuántica intrínseca del material.
El equipo de investigación cree que este descubrimiento podría conducir al desarrollo de nuevos dispositivos electrónicos y espintrónicos. Estos dispositivos podrían ofrecer formas más eficientes y controlables de manipular el flujo de electrones para aplicaciones avanzadas de computación y almacenamiento de datos. Se están llevando a cabo más investigaciones para explorar todo el potencial de esta válvula fermiónica quiral impulsada por la geometría cuántica y su aplicabilidad a otros materiales.
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