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. Ces dispositifs ont présenté des vitesses anormales induites par la géométrie quantique des 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 », note 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. Cette nouvelle approche évite le recours à ces influences externes, offrant une méthode potentiellement plus efficace et moins contraignante pour contrôler le flux d'électrons.

L'équipe de recherche estime que cette découverte pourrait avoir des implications importantes pour le développement de nouveaux dispositifs électroniques et spintroniques. En contrôlant la chiralité des électrons, il pourrait être possible de créer des composants électroniques plus efficaces et plus puissants. D'autres recherches sont prévues pour explorer le plein potentiel de cette valve fermionique chirale pilotée par la géométrie quantique et ses applications dans les technologies de pointe.