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. Estos dispositivos exhibieron velocidades anómalas de fermiones quirales inducidas por la geometría cuántica, lo que condujo a un efecto Hall no lineal.
"Las corrientes quirales transversales resultantes, que poseen velocidades anómalas opuestas, se separan así espacialmente en los brazos exteriores del dispositivo", señaló el estudio. Estas corrientes quirales, que existen en estados de número de Chern opuestos, también transportan 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. Este nuevo enfoque evita la necesidad de estas influencias externas, ofreciendo un método potencialmente más eficiente y menos engorroso para controlar el flujo de electrones.
El equipo de investigación cree que este descubrimiento podría tener implicaciones significativas para el desarrollo de nuevos dispositivos electrónicos y espintrónicos. Al controlar la quiralidad de los electrones, podría ser posible crear componentes electrónicos más eficientes y potentes. Se planea realizar más investigaciones para explorar todo el potencial de esta válvula fermiónica quiral impulsada por la geometría cuántica y sus aplicaciones en tecnologías avanzadas.
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