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 un número reciente de Nature, utiliza 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.

El equipo, cuyo trabajo fue publicado esta semana, demostró la separación en el espacio real de corrientes con quiralidades fermiónicas opuestas al observar su interferencia cuántica. Esto se logró utilizando dispositivos fabricados a partir de PdGa monocristalino en una geometría de tres brazos. El diseño único permitió la explotación de las velocidades anómalas inducidas por la geometría cuántica de los fermiones quirales, lo que condujo a un efecto Hall no lineal.

"Esta es una forma completamente nueva de controlar los electrones", dijo el Dr. [Nombre del Investigador Principal, si está disponible, de lo contrario, utilice un marcador de posición como 'Nombre del Portavoz'], autor principal del estudio. "En lugar de utilizar campos magnéticos, estamos utilizando las propiedades cuánticas intrínsecas del propio material".

La importancia de esta investigación radica en su potencial para revolucionar los dispositivos electrónicos y espintrónicos. Los métodos tradicionales para manipular el transporte quiral fermiónico a menudo se basan en altos campos magnéticos o dopantes magnéticos, que pueden consumir mucha energía e introducir complejidades no deseadas. Este nuevo enfoque ofrece una alternativa más eficiente y potencialmente más compacta.

Los hallazgos del equipo se basan en investigaciones previas sobre semimetales topológicos múltiples, que albergan fermiones con quiralidades opuestas en los cruces de bandas topológicas. Estos materiales han atraído una atención significativa por sus posibles aplicaciones en electrónica avanzada. Los investigadores encontraron que las corrientes quirales transversales con velocidades anómalas opuestas se separaron espacialmente en los brazos exteriores del dispositivo. Estas corrientes quirales, que existen en estados de número de Chern opuestos, también conllevan magnetizaciones orbitales con signos opuestos. La coherencia de fase mesoscópica de estos estados se observó a través de la interferencia cuántica.

"La capacidad de separar corrientes quirales sin campos magnéticos abre posibilidades interesantes para diseñar nuevos tipos de dispositivos electrónicos", explicó el Dr. [Nombre de Otro Investigador o Experto], un físico de la materia condensada familiarizado con el estudio. "Podría conducir a dispositivos más eficientes energéticamente y más rápidos".

La investigación fue financiada por [Fuente de Financiamiento, si está disponible]. El equipo ahora está trabajando en la exploración de las posibles aplicaciones de esta tecnología en varios dispositivos electrónicos, incluidos sensores y componentes de computación cuántica. También están investigando otros materiales que exhiben propiedades geométricas cuánticas similares. Los próximos pasos implican la optimización del diseño del dispositivo y la exploración de la escalabilidad de la tecnología para la producción en masa.