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. Este avance, detallado en una publicación reciente de Nature, utiliza la geometría cuántica de 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.
El equipo de investigación, cuyos miembros no fueron nombrados en el material proporcionado, fabricó dispositivos de PdGa monocristalino en una geometría de tres brazos. Este diseño les permitió observar las velocidades anómalas inducidas por la geometría cuántica de los fermiones quirales, lo que condujo a un efecto Hall no lineal. Las corrientes quirales transversales resultantes, que poseen velocidades anómalas opuestas, se separaron espacialmente en los brazos exteriores del dispositivo.
Esta separación es significativa porque las corrientes quirales en estados de número de Chern opuestos también transportan magnetizaciones orbitales con signos opuestos. Tradicionalmente, la manipulación del transporte fermiónico quiral en sistemas topológicos requería fuertes campos magnéticos o dopantes magnéticos para suprimir el transporte no deseado y crear un desequilibrio en la ocupación de estados de número de Chern opuestos. Este nuevo método evita ese requisito utilizando la geometría cuántica intrínseca del material.
Las implicaciones de esta investigación son potencialmente de gran alcance para el desarrollo de dispositivos electrónicos y espintrónicos. Al proporcionar una forma de controlar y manipular las corrientes quirales sin campos magnéticos, la tecnología podría conducir a componentes electrónicos más eficientes energéticamente y compactos. Es probable que futuras investigaciones se centren en explorar el potencial de este método en otros materiales y arquitecturas de dispositivos. La capacidad de manipular el flujo de electrones a este nivel fundamental abre nuevas vías para el diseño de sistemas electrónicos avanzados.
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