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 materiales topológicos. Este avance, detallado en una publicación reciente de Nature, permite la separación espacial de corrientes con quiralidades opuestas sin la necesidad de campos magnéticos, lo que podría revolucionar el diseño de dispositivos electrónicos.

El equipo, cuyo trabajo se centra en la física de la materia condensada y los dispositivos electrónicos, logró esto utilizando un dispositivo de tres brazos hecho de PdGa monocristalino. Este material exhibe velocidades anómalas de fermiones quirales inducidas por la geometría cuántica única, lo que lleva a 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 fundamentalmente nueva de controlar el flujo de electrones", explicó [Nombre del Investigador Principal, si está disponible, de lo contrario, use "un investigador involucrado en el estudio"]. "Al explotar la geometría cuántica del material, podemos filtrar los electrones por su quiralidad y dirigirlos a diferentes ubicaciones".

Los métodos tradicionales para manipular el transporte fermiónico quiral a menudo se basan en 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, un invariante topológico. Este nuevo enfoque elimina la necesidad de estas influencias externas, ofreciendo una solución más eficiente y potencialmente miniaturizable.

La importancia de esta investigación radica en sus potenciales aplicaciones para la espintrónica, un campo que utiliza el espín de los electrones, en lugar de su carga, para transportar información. La capacidad de separar electrones con espines opuestos podría conducir al desarrollo de nuevos tipos de dispositivos electrónicos con un rendimiento mejorado y un consumo de energía reducido. Además, las corrientes quirales separadas espacialmente también transportan magnetizaciones orbitales con signos opuestos, lo que abre vías para nuevos dispositivos magnéticos.

Los semimetales topológicos, la clase de materiales utilizada en este experimento, se caracterizan por estructuras de bandas electrónicas únicas con cruces de bandas topológicas, donde residen fermiones con quiralidades opuestas. Estos materiales han atraído una atención significativa en los últimos años debido a su potencial para realizar fenómenos electrónicos y espintrónicos novedosos.

El equipo planea investigar más a fondo las propiedades de estas corrientes quirales y explorar su potencial para construir nuevos tipos de dispositivos electrónicos. También tienen como objetivo identificar otros materiales que exhiban propiedades geométricas cuánticas similares, lo que podría ampliar la gama de aplicaciones para esta tecnología. La investigación fue apoyada por [Fuentes de financiación, si están disponibles].