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 Galuro de Paladio (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 nombres y afiliaciones se incluyeron en la publicación de Nature, demostró la separación en el espacio real de corrientes con quiralidades fermiónicas opuestas al observar su interferencia cuántica. Esto se logró utilizando dispositivos fabricados con PdGa monocristalino en una geometría de tres brazos. La geometría única del material induce velocidades anómalas en los fermiones quirales, lo que conduce a un efecto Hall no lineal.

Según el estudio, las corrientes quirales transversales resultantes, que poseen velocidades anómalas opuestas, se separan espacialmente en los brazos exteriores del dispositivo. Estas corrientes quirales, que existen en estados de número de Chern opuestos, también transportan magnetizaciones orbitales con signos opuestos. La coherencia de fase mesoscópica de estas corrientes permite la observación de efectos de interferencia cuántica, lo que valida aún más la separación de los fermiones quirales.

Los métodos tradicionales para manipular el transporte fermiónico quiral en sistemas topológicos a menudo se basan en fuertes campos magnéticos o dopantes magnéticos. Estos métodos se utilizan para suprimir el transporte no deseado y crear un desequilibrio en la ocupación de estados con números de Chern opuestos. El nuevo enfoque evita estos requisitos al explotar la geometría cuántica inherente del material.

Las implicaciones de esta investigación son significativas para el desarrollo de nuevos dispositivos electrónicos y espintrónicos. Al proporcionar un método para controlar el flujo de fermiones quirales sin campos magnéticos, este descubrimiento abre las puertas a dispositivos más compactos y de mayor eficiencia energética. Es probable que las investigaciones futuras se centren en la exploración de otros materiales con propiedades geométricas cuánticas similares y en la optimización del diseño de los dispositivos para aplicaciones específicas.