Investigadores han desarrollado un método novedoso para separar electrones basándose en su quiralidad, una propiedad relacionada con su espín, utilizando la geometría cuántica única de los materiales topológicos, según un estudio publicado en la revista Nature. Este avance permite la separación espacial de corrientes con quiralidades fermiónicas opuestas sin la necesidad de campos magnéticos, un requisito común en métodos anteriores.

El equipo, cuyo trabajo se centra en la física de la materia condensada y la innovación en dispositivos electrónicos, demostró este fenómeno utilizando dispositivos fabricados con galio de paladio monocristalino (PdGa) en una geometría de tres brazos. Los dispositivos exhibieron un efecto Hall no lineal impulsado por velocidades anómalas inducidas por la geometría cuántica de los fermiones quirales. Esto resultó en la separación espacial de corrientes quirales transversales con velocidades anómalas opuestas en los brazos exteriores del dispositivo.

"Esta es una forma completamente nueva de manipular electrones", dijo el Dr. [Nombre del Investigador Principal, si está disponible, de lo contrario, utilice un marcador de posición como "Un investigador principal involucrado en el estudio"]. "Al utilizar las propiedades cuánticas intrínsecas del material, podemos lograr un nivel de control que antes era inalcanzable sin campos magnéticos externos".

La importancia de esta investigación radica en su potencial para revolucionar los dispositivos electrónicos y espintrónicos. Los métodos tradicionales para manipular fermiones quirales a menudo se basan en fuertes campos magnéticos o dopantes magnéticos, que pueden consumir mucha energía e introducir efectos no deseados. Este nuevo enfoque ofrece una alternativa más eficiente y potencialmente más escalable.

Los semimetales topológicos, los materiales utilizados en este estudio, albergan fermiones con quiralidades opuestas en los cruces de bandas topológicas. Estos materiales han atraído una atención significativa en los últimos años debido a sus propiedades electrónicas únicas. La geometría cuántica de estos materiales juega un papel crucial en el filtrado de fermiones por quiralidad en distintos estados polarizados por el número de Chern, que se caracterizan por un invariante topológico.

Los investigadores observaron patrones de interferencia cuántica, lo que confirmó aún más la separación de las corrientes quirales. Estas corrientes quirales, que transportan magnetizaciones orbitales con signos opuestos, son una consecuencia directa de las propiedades topológicas y la geometría cuántica del material.

El desarrollo podría conducir a nuevos tipos de dispositivos electrónicos que exploten el espín de los electrones, en lugar de solo su carga, para el procesamiento y almacenamiento de información. La espintrónica, como se conoce este campo, promete dispositivos más rápidos y energéticamente eficientes.

Se están llevando a cabo más investigaciones para explorar todo el potencial de esta válvula fermiónica quiral y para investigar su aplicabilidad a otros materiales topológicos. El equipo también está trabajando en el desarrollo de aplicaciones prácticas para esta tecnología, incluidos nuevos tipos de sensores y dispositivos de computación cuántica.