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, une exigence courante dans les méthodes précédentes.

L'équipe de recherche, se concentrant sur le semimétal topologique PdGa, a conçu des dispositifs dans une géométrie à trois bras. Ces dispositifs exploitent les vitesses anormales induites par la géométrie quantique des fermions chiraux, ce qui entraîne un effet Hall non linéaire. Cet effet sépare spatialement les courants chiraux transversaux avec des vitesses anormales opposées dans les bras extérieurs du dispositif. Les états de nombre de Chern opposés de ces courants chiraux transportent également des aimantations orbitales avec des signes opposés.

« Il s'agit d'une toute nouvelle façon de contrôler le flux d'électrons », a déclaré [Nom du chercheur principal, si disponible, sinon utiliser un espace réservé comme « un chercheur principal du projet »], « [Citation expliquant l'importance de la recherche et son impact potentiel]. »

Les méthodes traditionnelles de manipulation du transport fermionique chiral reposent souvent sur des champs magnétiques intenses ou sur le dopage magnétique pour supprimer le transport indésirable et créer un déséquilibre dans l'occupation des états avec des nombres de Chern opposés. Cette nouvelle approche contourne ces exigences en exploitant la géométrie quantique intrinsèque du matériau lui-même.

Les semimétaux topologiques sont des matériaux dotés de propriétés électroniques uniques découlant de leur structure de bandes, où les niveaux d'énergie des électrons forment des caractéristiques topologiques. Ces caractéristiques, connues sous le nom de croisements de bandes, hébergent des fermions avec des chiralités opposées. La géométrie quantique de ces bandes joue un rôle crucial dans la détermination du comportement des électrons au sein du matériau.

Les conclusions de l'équipe pourraient avoir des implications importantes pour le développement de nouveaux dispositifs électroniques et spintroniques. En fournissant un moyen de contrôler le flux d'électrons en fonction de la chiralité sans avoir besoin de champs magnétiques, cette recherche ouvre la voie à des dispositifs plus économes en énergie et plus compacts.

Les chercheurs étudient actuellement le potentiel de cette technologie pour diverses applications, notamment le développement de nouveaux types de capteurs et de dispositifs informatiques quantiques. D'autres études sont prévues pour étudier le comportement de ces courants chiraux dans différents matériaux et géométries de dispositifs.