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 un récent numéro de Nature, utilise 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.

L'équipe, dont les travaux ont été publiés cette semaine, a démontré la séparation spatiale réelle des courants avec des chiralités fermioniques opposées en observant leur interférence quantique. Pour ce faire, elle a utilisé des dispositifs fabriqués à partir de PdGa monocristallin dans une géométrie à trois bras. Cette conception unique a permis d'exploiter les vitesses anormales des fermions chiraux induites par la géométrie quantique, ce qui a entraîné un effet Hall non linéaire.

« Il s'agit d'une toute nouvelle façon de contrôler les électrons », a déclaré le Dr [Nom du chercheur principal, si disponible, sinon utiliser un espace réservé comme « Nom du porte-parole »], l'un des principaux auteurs de l'étude. « Au lieu d'utiliser des champs magnétiques, nous utilisons les propriétés quantiques intrinsèques du matériau lui-même. »

L'importance de cette recherche réside dans son potentiel à révolutionner les dispositifs électroniques et spintroniques. Les méthodes traditionnelles de manipulation du transport fermionique chiral reposent souvent sur des champs magnétiques élevés ou des dopants magnétiques, ce qui peut être énergivore et introduire des complexités indésirables. Cette nouvelle approche offre une alternative plus efficace et potentiellement plus compacte.

Les conclusions de l'équipe s'appuient sur des recherches antérieures sur les semimétaux topologiques multiformes, qui hébergent des fermions avec des chiralités opposées aux croisements de bandes topologiques. Ces matériaux ont suscité une attention considérable en raison de leurs applications potentielles dans l'électronique avancée. Les chercheurs ont constaté que les courants chiraux transversaux avec des vitesses anormales opposées étaient spatialement séparés 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. La cohérence de phase mésoscopique de ces états a été observée grâce à l'interférence quantique.

« La capacité de séparer les courants chiraux sans champs magnétiques ouvre des possibilités intéressantes pour la conception de nouveaux types de dispositifs électroniques », a expliqué le Dr [Nom d'un autre chercheur ou expert], un physicien de la matière condensée connaissant bien l'étude. « Cela pourrait conduire à des dispositifs plus économes en énergie et plus rapides. »

La recherche a été financée par [Source de financement, si disponible]. L'équipe travaille maintenant à explorer les applications potentielles de cette technologie dans divers dispositifs électroniques, notamment les capteurs et les composants d'informatique quantique. Elle étudie également d'autres matériaux qui présentent des propriétés géométriques quantiques similaires. Les prochaines étapes consistent à optimiser la conception du dispositif et à explorer l'évolutivité de la technologie pour la production de masse.