Investigadores han desarrollado un método novedoso para separar electrones basándose en su quiralidad, una propiedad relacionada con su espín, sin necesidad de campos magnéticos. Este avance, detallado en una publicación reciente de Nature, utiliza la geometría cuántica de las bandas topológicas en un material llamado Galuro de Paladio (PdGa) para filtrar y dirigir electrones con quiralidades opuestas hacia distintas trayectorias.

El equipo de investigación, cuyos miembros no estuvieron disponibles de inmediato para hacer comentarios, demostró este fenómeno fabricando dispositivos de PdGa en una geometría de tres brazos. Estos dispositivos exhibieron un efecto Hall no lineal, un fenómeno donde la corriente eléctrica no es directamente proporcional al voltaje aplicado. Este efecto surge de las velocidades anómalas inducidas por la geometría cuántica de los fermiones quirales, lo que lleva a la separación espacial de las corrientes quirales transversales con velocidades anómalas opuestas en los brazos exteriores del dispositivo.

La quiralidad, en el contexto de los electrones, se refiere a una "lateralidad", donde los electrones pueden tener una orientación de espín zurda o diestra en relación con su dirección de movimiento. La separación de electrones basada en la quiralidad tiene aplicaciones potenciales en la espintrónica, un campo que tiene como objetivo utilizar el espín de los electrones, en lugar de su carga, para desarrollar nuevos dispositivos electrónicos. Los métodos tradicionales para manipular electrones quirales a menudo se basan en fuertes campos magnéticos o dopantes magnéticos, que pueden consumir mucha energía e introducir efectos no deseados.

El nuevo método supera estas limitaciones al explotar la geometría cuántica intrínseca de las bandas electrónicas en PdGa. Esta geometría cuántica actúa como un filtro, guiando los electrones con diferentes quiralidades hacia canales separados. Las corrientes quirales separadas también conllevan magnetizaciones orbitales con signos opuestos, lo que mejora aún más el potencial para aplicaciones espintrónicas.

El equipo observó patrones de interferencia cuántica, lo que confirma la separación de las corrientes quirales en ausencia de cualquier campo magnético. Esta observación proporciona evidencia directa de la efectividad del filtro quiral basado en la geometría cuántica.

Los expertos creen que este descubrimiento podría allanar el camino para dispositivos espintrónicos más compactos y de bajo consumo energético. La capacidad de manipular electrones quirales sin campos magnéticos abre nuevas posibilidades para desarrollar componentes electrónicos avanzados, como transistores basados en espín y dispositivos de memoria.

Se están llevando a cabo más investigaciones para explorar el potencial de esta tecnología e identificar otros materiales que exhiban propiedades geométrico-cuánticas similares. El equipo también está trabajando en la optimización del diseño del dispositivo para mejorar la eficiencia de la separación quiral y explorar posibles aplicaciones en varios dispositivos espintrónicos.