Des chercheurs ont mis au point une nouvelle méthode pour séparer les électrons en fonction de leur chiralité, une propriété liée à leur spin, sans avoir recours à des champs magnétiques. Les résultats, publiés dans la revue Nature, expliquent comment les scientifiques ont utilisé la géométrie quantique des bandes topologiques d'un matériau appelé palladium gallium (PdGa) pour filtrer les fermions, un type de particule qui comprend les électrons, en états distincts polarisés par leur nombre de Chern, une quantité topologique.

Cette avancée permet la séparation spatiale des courants avec des chiralités fermioniques opposées, un exploit démontré par l'observation de leur interférence quantique. L'équipe a fabriqué des dispositifs à partir de PdGa monocristallin dans une géométrie à trois bras, observant que la géométrie quantique induisait des vitesses anormales dans les fermions chiraux, conduisant à un effet Hall non linéaire.

"Les courants chiraux transversaux résultants, possédant des vitesses anormales opposées, sont ainsi spatialement séparés dans les bras extérieurs du dispositif", ont écrit les auteurs de l'étude. Ces courants chiraux, existant dans des états de nombre de Chern opposés, transportent également des aimantations orbitales avec des signes opposés.

Les méthodes traditionnelles de manipulation du transport fermionique chiral dans les systèmes topologiques reposent souvent sur des champs magnétiques forts ou des dopants magnétiques. Ceux-ci sont utilisés pour supprimer le transport indésirable et créer un déséquilibre dans l'occupation des états avec des nombres de Chern opposés. La nouvelle méthode contourne ces exigences en exploitant la géométrie quantique intrinsèque du matériau.

L'équipe de recherche estime que cette découverte pourrait conduire au développement de nouveaux dispositifs électroniques et spintroniques. Ces dispositifs pourraient potentiellement offrir des moyens plus efficaces et contrôlables de manipuler le flux d'électrons pour des applications avancées en informatique et en stockage de données. D'autres recherches sont en cours pour explorer tout le potentiel de cette valve fermionique chirale pilotée par la géométrie quantique et son applicabilité à d'autres matériaux.