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 les fermions, un type de particule qui comprend les électrons, en états distincts polarisés par leur nombre de Chern, une quantité topologique.

L'équipe de recherche, dont les noms et les affiliations ont été inclus dans la publication de Nature, a démontré la séparation en espace réel des courants avec des chiralités fermioniques opposées en observant leur interférence quantique. Ceci a été réalisé en utilisant des dispositifs fabriqués à partir de PdGa monocristallin dans une géométrie à trois bras. La géométrie unique du matériau induit des vitesses anormales dans les fermions chiraux, conduisant à un effet Hall non linéaire.

Selon l'étude, les courants chiraux transversaux résultants, possédant des vitesses anormales opposées, sont 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 courants permet l'observation d'effets d'interférence quantique, validant davantage la séparation des fermions chiraux.

Les méthodes traditionnelles de manipulation du transport fermionique chiral dans les systèmes topologiques reposent souvent sur des champs magnétiques forts ou des dopants magnétiques. Ces méthodes sont utilisées pour supprimer le transport indésirable et créer un déséquilibre dans l'occupation des états avec des nombres de Chern opposés. La nouvelle approche contourne ces exigences en exploitant la géométrie quantique inhérente du matériau.

Les implications de cette recherche sont importantes pour le développement de nouveaux dispositifs électroniques et spintroniques. En fournissant une méthode pour contrôler le flux de fermions chiraux sans champs magnétiques, cette découverte ouvre la voie à des dispositifs plus économes en énergie et plus compacts. Les recherches futures se concentreront probablement sur l'exploration d'autres matériaux dotés de propriétés géométriques quantiques similaires et sur l'optimisation de la conception des dispositifs pour des applications spécifiques.