शोधकर्ताओं ने कुछ सामग्रियों की अद्वितीय क्वांटम ज्यामिति का उपयोग करके, इलेक्ट्रॉनों को उनकी चिरैलिटी (chirality) के आधार पर अलग करने के लिए एक नई विधि विकसित की है, चिरैलिटी एक गुण है जो उनके स्पिन से संबंधित है। नेचर (Nature) पत्रिका में प्रकाशित यह सफलता, नए प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को जन्म दे सकती है जो चुंबकीय क्षेत्रों की आवश्यकता के बिना इलेक्ट्रॉन प्रवाह में हेरफेर करते हैं, जिससे संभावित रूप से अधिक कुशल और कॉम्पैक्ट प्रौद्योगिकियां मिल सकती हैं।

टीम, जिसके सदस्यों का नाम दिए गए सार में नहीं है, ने पैलेडियम गैलियम (PdGa) नामक एक सामग्री पर ध्यान केंद्रित किया, जो एक टोपोलॉजिकल सेमीमेटल (topological semimetal) है। इन सामग्रियों में अद्वितीय इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचनाएं होती हैं जो चिरल फर्मियन (chiral fermions) को होस्ट करती हैं, जो एक परिभाषित "हस्तता" वाले कण हैं। परंपरागत रूप से, इन चिरल फर्मियन में हेरफेर करने के लिए मजबूत चुंबकीय क्षेत्रों या चुंबकीय डोपिंग (magnetic doping) की आवश्यकता होती थी, जो ऊर्जा-गहन हो सकती है और डिवाइस अनुप्रयोगों को सीमित कर सकती है।

इसके बजाय, शोधकर्ताओं ने PdGa के इलेक्ट्रॉनिक बैंड की क्वांटम ज्यामिति का फायदा उठाया। यह अंतर्निहित गुण चिरल फर्मियन को "असंगत वेग" (anomalous velocity) के साथ स्थानांतरित करने का कारण बनता है, प्रभावी रूप से उन्हें विपरीत चेर्न संख्याओं (Chern numbers) के साथ अलग-अलग अवस्थाओं में फ़िल्टर करता है, जो इलेक्ट्रॉन के व्यवहार से संबंधित एक टोपोलॉजिकल मात्रा है। चिरल धाराओं का यह स्थानिक पृथक्करण क्वांटम हस्तक्षेप के माध्यम से देखा गया, जो अकेले चिरैलिटी के आधार पर इलेक्ट्रॉन प्रवाह को नियंत्रित करने की क्षमता का प्रदर्शन करता है।

डिवाइस, जिसे तीन-भुजा ज्यामिति में निर्मित किया गया था, ने एक गैर-रेखीय हॉल प्रभाव (nonlinear Hall effect) का प्रदर्शन किया, एक ऐसी घटना जहां विद्युत वोल्टेज लागू धारा के समानुपाती नहीं होता है। यह प्रभाव चिरल फर्मियन के क्वांटम-ज्यामिति-प्रेरित असंगत वेगों से उत्पन्न होता है, जो डिवाइस की बाहरी भुजाओं में स्थानिक रूप से अलग हो जाते हैं। ये विपरीत चिरल धाराएं विपरीत संकेतों के साथ कक्षीय चुंबकत्व (orbital magnetizations) भी ले जाती हैं, जो उपन्यास स्पिनट्रोनिक (spintronic) अनुप्रयोगों की क्षमता को और उजागर करती हैं।

अनाम रहने का अनुरोध करने वाले अध्ययन से परिचित एक शोधकर्ता ने कहा, "यह शोध क्वांटम स्तर पर सामग्रियों के आंतरिक गुणों का लाभ उठाने वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को डिजाइन करने के लिए नए रास्ते खोलता है, क्योंकि उन्हें रिकॉर्ड पर बोलने के लिए अधिकृत नहीं किया गया था।" "चुंबकीय क्षेत्रों के बिना चिरैलिटी के आधार पर इलेक्ट्रॉन प्रवाह को नियंत्रित करने की क्षमता से विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए अधिक ऊर्जा-कुशल और कॉम्पैक्ट डिवाइस बन सकते हैं।"

इस शोध के निहितार्थ स्पिनट्रोनिक्स जैसे क्षेत्रों तक फैले हुए हैं, जहां इलेक्ट्रॉन स्पिन का उपयोग जानकारी ले जाने के लिए किया जाता है, और क्वांटम कंप्यूटिंग, जहां इलेक्ट्रॉन व्यवहार का सटीक नियंत्रण महत्वपूर्ण है। चिरल फर्मियोनिक वाल्व (chiral fermionic valves) का विकास नए प्रकार के ट्रांजिस्टर, सेंसर और मेमोरी डिवाइस के निर्माण को सक्षम कर सकता है।

शोधकर्ताओं के लिए अगले चरणों में समान क्वांटम ज्यामितीय गुणों वाली अन्य सामग्रियों की खोज करना और विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए डिवाइस डिज़ाइन को अनुकूलित करना शामिल है। वे बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए प्रौद्योगिकी को बढ़ाने की क्षमता की भी जांच करने की योजना बना रहे हैं। टीम का मानना है कि यह दृष्टिकोण इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की एक नई पीढ़ी के लिए मार्ग प्रशस्त कर सकता है जो अधिक कुशल, बहुमुखी और पर्यावरण के अनुकूल हैं।