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. Cette avancée, détaillée dans une récente publication de Nature, utilise la géométrie quantique des bandes topologiques d'un matériau appelé palladium gallium (PdGa) pour filtrer et diriger les électrons de chiralités opposées dans des voies distinctes et spatialement séparées.
Selon l'étude, cette nouvelle approche surmonte les limitations des méthodes précédentes qui reposaient sur des champs magnétiques intenses ou sur le dopage magnétique pour contrôler le transport fermionique chiral. En exploitant les propriétés quantiques inhérentes au matériau, l'équipe a réalisé la séparation en espace réel de courants de chiralités fermioniques opposées et a observé leur interférence quantique.
L'équipe de recherche a fabriqué des dispositifs à partir de monocristaux de PdGa dans une géométrie à trois bras. Ces dispositifs ont présenté des vitesses anormales induites par la géométrie quantique des fermions chiraux, ce qui a entraîné un effet Hall non linéaire. Les courants chiraux transversaux résultants, possédant des vitesses anormales opposées, ont été spatialement séparés dans les bras extérieurs du dispositif.
« 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 sur l'importance de la recherche, par exemple, « Cela ouvre des possibilités de développement de dispositifs électroniques plus économes en énergie et plus compacts. »] »
La séparation des courants chiraux entraîne également la séparation des aimantations orbitales de signes opposés, ce qui ajoute une autre dimension au contrôle du comportement des électrons.
Les semi-métaux topologiques, la classe de matériaux à laquelle appartient le PdGa, hébergent des fermions de chiralités opposées aux croisements de bandes topologiques. Ces matériaux ont suscité une attention considérable dans la physique de la matière condensée en raison de leurs propriétés électroniques uniques. La capacité de manipuler les fermions chiraux dans ces matériaux pourrait conduire à des avancées dans les dispositifs électroniques et spintroniques.
Les résultats de l'équipe suggèrent des applications potentielles dans le développement de nouveaux types de dispositifs électroniques qui exploitent les propriétés uniques des fermions chiraux. Les recherches futures se concentreront sur l'optimisation de la conception des dispositifs et sur l'exploration d'autres matériaux présentant des propriétés géométriques quantiques similaires. Les chercheurs estiment que ce travail pourrait ouvrir la voie à des dispositifs électroniques plus efficaces et plus compacts qui utilisent le spin des électrons en plus de leur charge.
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