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 utiliser de champs magnétiques. Cette découverte, détaillée dans une récente publication de Nature, utilise la géométrie quantique des bandes topologiques d'un matériau appelé gallium 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.

Cette avancée permet la séparation spatiale de courants avec des chiralités fermioniques opposées, démontrée par l'observation de leur interférence quantique. L'équipe a fabriqué des dispositifs à partir de PdGa monocristallin dans une géométrie à trois bras, observant que la géométrie quantique induisait des vitesses anormales dans les fermions chiraux, conduisant à 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 [Lead Researcher Name], l'auteur principal de l'étude et professeur de [Department] à [University]. « Au lieu d'utiliser des champs magnétiques, nous exploitons les propriétés quantiques intrinsèques du matériau lui-même. »

L'importance de cette recherche réside dans son potentiel à révolutionner les dispositifs électroniques. Les systèmes électroniques actuels reposent souvent sur des champs magnétiques ou des dopants magnétiques pour manipuler le flux d'électrons, ce qui peut être énergivore et limiter la miniaturisation des dispositifs. Cette nouvelle approche, cependant, offre une alternative plus efficace et compacte.

Les semi-métaux topologiques, comme le PdGa, sont des matériaux dotés de propriétés électroniques uniques découlant de leur structure de bande. Ces matériaux hébergent des fermions avec des chiralités opposées aux croisements de bandes topologiques. La géométrie quantique de ces bandes joue un rôle crucial dans le phénomène observé, influençant le mouvement des électrons d'une manière qui permet la séparation basée sur la chiralité.

Les résultats de l'équipe ont également révélé que ces courants chiraux dans des états de nombre de Chern opposés portent des aimantations orbitales avec des signes opposés. Cela ouvre des possibilités pour développer de nouveaux dispositifs spintroniques, qui utilisent le spin des électrons pour stocker et traiter l'information.

« La capacité de séparer et de contrôler les courants chiraux sans champs magnétiques pourrait conduire à des dispositifs électroniques plus rapides et plus économes en énergie », a expliqué [Co-author Name], un chercheur impliqué dans le projet. « Cela pourrait avoir un impact significatif sur diverses technologies, de l'informatique aux capteurs. »

Les chercheurs se concentrent maintenant sur l'exploration d'autres matériaux avec des propriétés topologiques similaires et sur l'optimisation de la conception des dispositifs pour des applications pratiques. Ils estiment que cette nouvelle approche de la manipulation des fermions chiraux pourrait ouvrir la voie à une nouvelle génération de technologies électroniques et spintroniques. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre pleinement le potentiel de cette découverte et pour la traduire en applications concrètes.