Des chercheurs ont mis au point une nouvelle méthode pour séparer les électrons en fonction de leur chiralité, une propriété liée à leur spin, en utilisant la géométrie quantique unique des matériaux topologiques. Cette avancée, détaillée dans une récente publication de Nature, permet la séparation spatiale des courants avec des chiralités fermioniques opposées sans avoir besoin de champs magnétiques, ce qui pourrait révolutionner la conception des dispositifs électroniques.

L'équipe, dont les travaux portent sur le semimétal topologique multiple PdGa, a démontré que la géométrie quantique des bandes électroniques du matériau peut être exploitée pour filtrer les fermions, des particules élémentaires telles que les électrons, dans des états polarisés par le nombre de Chern distincts. Le nombre de Chern est un invariant topologique qui caractérise la structure de bande d'un matériau. Ce processus de filtrage conduit à la séparation dans l'espace réel des courants avec des chiralités fermioniques opposées, un phénomène observé par interférence quantique.

« Il s'agit d'une toute nouvelle façon de contrôler le flux d'électrons », a déclaré [Lead Researcher Name], [Researcher Title] à [Institution Name], et auteur principal de l'étude. « En utilisant la géométrie quantique intrinsèque du matériau, nous pouvons manipuler le comportement des électrons sans champs magnétiques externes, ce qui ouvre des possibilités pour des dispositifs électroniques plus efficaces et plus compacts. »

Les chercheurs ont fabriqué des dispositifs à partir de PdGa monocristallin dans une géométrie à trois bras. Ils ont observé que les vitesses anormales induites par la géométrie quantique des fermions chiraux entraînaient un effet Hall non linéaire. Cet effet a séparé spatialement les courants chiraux transversaux avec des vitesses anormales opposées dans les bras extérieurs du dispositif. 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 élevés ou des dopants magnétiques. Ces approches sont utilisées pour supprimer le transport trivial et créer un déséquilibre dans l'occupation des états de nombre de Chern opposés. La nouvelle méthode contourne ces exigences, offrant une approche plus rationnelle et économe en énergie.

Les implications de cette recherche s'étendent au développement de dispositifs électroniques et spintroniques avancés. La capacité de contrôler et de séparer les courants chiraux pourrait conduire à de nouveaux types de capteurs, de transistors et de dispositifs de mémoire. De plus, l'utilisation de la géométrie quantique comme force motrice de la manipulation des électrons pourrait ouvrir la voie à de nouvelles architectures d'informatique quantique.

« Nous ne faisons que commencer à explorer le potentiel de la géométrie quantique dans la science des matériaux », a ajouté [Researcher Name]. « Ce travail fournit une base pour la conception de nouveaux matériaux et dispositifs dotés de fonctionnalités sans précédent. »

L'équipe de recherche prévoit d'approfondir l'étude des propriétés de ces courants chiraux et d'explorer leurs applications potentielles dans divers domaines technologiques. Ils travaillent également au développement de nouveaux matériaux dotés de propriétés géométriques quantiques améliorées afin d'améliorer encore l'efficacité et les performances de ces dispositifs. L'étude a été financée par [Funding Source].