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. El avance, detallado en una publicación reciente de Nature, utiliza la geometría cuántica de bandas topológicas en un material llamado paladio galio (PdGa) para filtrar y dirigir electrones con quiralidades opuestas en distintas vías, separadas espacialmente.
Este nuevo enfoque supera las limitaciones de métodos anteriores que dependían de fuertes campos magnéticos o dopaje magnético para controlar el transporte fermiónico quiral, según el estudio. Al explotar las propiedades cuánticas inherentes del material, el equipo logró la separación en el espacio real de corrientes con quiralidades fermiónicas opuestas y observó su interferencia cuántica.
El equipo de investigación 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 separaron espacialmente en los brazos exteriores del dispositivo.
"Esta es una forma fundamentalmente nueva de controlar el flujo de electrones", dijo [Nombre del Investigador Principal, si está disponible, de lo contrario, utilice un marcador de posición como "un investigador principal del proyecto"], "[Cita sobre la importancia de la investigación, por ejemplo, 'Esto abre posibilidades para desarrollar dispositivos electrónicos más eficientes energéticamente y compactos.']"
La separación de corrientes quirales también conduce a la separación de magnetizaciones orbitales con signos opuestos, lo que añade otra dimensión al control del comportamiento de los electrones.
Los semimetales topológicos, la clase de materiales a la que pertenece el PdGa, albergan fermiones con quiralidades opuestas en los cruces de bandas topológicas. Estos materiales han atraído una atención significativa en la física de la materia condensada debido a sus propiedades electrónicas únicas. La capacidad de manipular fermiones quirales dentro de estos materiales podría conducir a avances en dispositivos electrónicos y espintrónicos.
Los hallazgos del equipo sugieren aplicaciones potenciales en el desarrollo de nuevos tipos de dispositivos electrónicos que exploten las propiedades únicas de los fermiones quirales. Las investigaciones futuras se centrarán en optimizar el diseño del dispositivo y explorar otros materiales con propiedades geométricas cuánticas similares. Los investigadores creen que este trabajo podría allanar el camino para dispositivos electrónicos más eficientes y compactos que utilicen el espín de los electrones además de su carga.
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