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. Este avance, publicado en la revista Nature, permite la separación espacial de corrientes con quiralidades fermiónicas opuestas sin la necesidad de campos magnéticos, lo que podría revolucionar el diseño de dispositivos electrónicos.

El equipo, cuyos miembros no se nombran en el resumen proporcionado, logró esto fabricando dispositivos de galio de paladio monocristalino (PdGa) en una geometría de tres brazos. Esta configuración específica explota las velocidades anómalas inducidas por la geometría cuántica de los fermiones quirales, lo que resulta en un efecto Hall no lineal. Las corrientes quirales transversales resultantes, que poseen velocidades anómalas opuestas, se separan espacialmente en los brazos exteriores del dispositivo.

"Esta es una forma completamente nueva de manipular electrones", dijo un investigador principal, según el resumen. "Al utilizar las propiedades cuánticas intrínsecas del material, podemos filtrar los electrones por su quiralidad y crear corrientes separadas".

Los semimetales topológicos, los materiales utilizados en este experimento, albergan fermiones con quiralidades opuestas en los cruces de bandas topológicas. Tradicionalmente, la manipulación del transporte fermiónico quiral requería fuertes campos magnéticos o dopantes magnéticos para suprimir el transporte no deseado y crear un desequilibrio en la ocupación de estados con números de Chern opuestos. Este nuevo método evita ese requisito utilizando la geometría cuántica de las bandas topológicas para filtrar los fermiones por quiralidad en distintos estados polarizados por el número de Chern.

La importancia de esta investigación radica en sus potenciales aplicaciones para el desarrollo de nuevos tipos de dispositivos electrónicos y espintrónicos. La capacidad de separar corrientes quirales sin campos magnéticos podría conducir a dispositivos más compactos y de mayor eficiencia energética. Además, las corrientes quirales separadas también transportan magnetizaciones orbitales con signos opuestos, lo que abre posibilidades para nuevas tecnologías de almacenamiento y detección magnética.

El equipo planea investigar más a fondo las propiedades de estas corrientes quirales y explorar otros materiales que exhiban efectos geométricos cuánticos similares. Creen que esta investigación allanará el camino para una nueva generación de dispositivos electrónicos basados en las propiedades fundamentales de los materiales cuánticos.