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 galliure de palladium (PdGa) pour filtrer et diriger les électrons de chiralités opposées vers des voies distinctes.

L'équipe de recherche, dont les membres n'étaient pas immédiatement disponibles pour commenter, a démontré ce phénomène en fabriquant des dispositifs en PdGa dans une géométrie à trois bras. Ces dispositifs ont présenté un effet Hall non linéaire, un phénomène où le courant électrique n'est pas directement proportionnel à la tension appliquée. Cet effet découle des vitesses anormales des fermions chiraux induites par la géométrie quantique, ce qui entraîne la séparation spatiale des courants chiraux transversaux avec des vitesses anormales opposées dans les bras extérieurs du dispositif.

La chiralité, dans le contexte des électrons, fait référence à une "main", où les électrons peuvent avoir une orientation de spin gauche ou droite par rapport à leur direction de mouvement. La séparation des électrons en fonction de la chiralité a des applications potentielles en spintronique, un domaine qui vise à utiliser le spin des électrons, plutôt que leur charge, pour développer de nouveaux dispositifs électroniques. Les méthodes traditionnelles de manipulation des électrons chiraux reposent souvent sur des champs magnétiques forts ou des dopants magnétiques, ce qui peut être énergivore et introduire des effets indésirables.

La nouvelle méthode surmonte ces limitations en exploitant la géométrie quantique intrinsèque des bandes électroniques du PdGa. Cette géométrie quantique agit comme un filtre, guidant les électrons de différentes chiralités dans des canaux séparés. Les courants chiraux séparés transportent également des aimantations orbitales de signes opposés, ce qui renforce encore le potentiel des applications spintroniques.

L'équipe a observé des figures d'interférence quantique, confirmant la séparation des courants chiraux en l'absence de tout champ magnétique. Cette observation fournit une preuve directe de l'efficacité du filtre chiral basé sur la géométrie quantique.

Les experts estiment que cette découverte pourrait ouvrir la voie à des dispositifs spintroniques plus économes en énergie et plus compacts. La capacité de manipuler les électrons chiraux sans champs magnétiques ouvre de nouvelles possibilités pour le développement de composants électroniques avancés, tels que les transistors et les dispositifs de mémoire basés sur le spin.

D'autres recherches sont en cours pour explorer le potentiel de cette technologie et pour identifier d'autres matériaux qui présentent des propriétés géométriques quantiques similaires. L'équipe travaille également à l'optimisation de la conception des dispositifs afin d'améliorer l'efficacité de la séparation chirale et d'explorer les applications potentielles dans divers dispositifs spintroniques.