शोधकर्ताओं ने गैर-चुंबकीय पदार्थ में टोपोलॉजिकल बैंड की क्वांटम ज्यामिति का उपयोग करके, इलेक्ट्रॉनों को उनकी चिरैलिटी (chirality) के आधार पर अलग करने के लिए एक नई विधि विकसित की है, जो उनके स्पिन से संबंधित एक गुण है। नेचर (Nature) में हाल ही में प्रकाशित एक लेख में विस्तृत यह खोज, नए इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का मार्ग प्रशस्त करती है जो चुंबकीय क्षेत्रों की आवश्यकता के बिना इलेक्ट्रॉन प्रवाह को नियंत्रित करते हैं, जो स्पिनट्रॉनिक्स (spintronics) में एक आम आवश्यकता है।

टीम, जिसके सदस्यों का नाम प्रदान की गई स्रोत सामग्री में नहीं है, ने एकल-क्रिस्टल पैलेडियम गैलियम (PdGa) से बने उपकरणों में यह पृथक्करण प्राप्त किया, जिसे तीन-भुजा ज्यामिति में कॉन्फ़िगर किया गया था। इस विशिष्ट व्यवस्था ने चिरल फ़र्मियन (chiral fermions) के क्वांटम-ज्यामिति-प्रेरित असामान्य वेगों के अवलोकन की अनुमति दी, जिससे एक गैर-रेखीय हॉल प्रभाव (nonlinear Hall effect) उत्पन्न हुआ। परिणामस्वरूप अनुप्रस्थ चिरल धाराएँ (transverse chiral currents), जिनमें विपरीत असामान्य वेग थे, स्थानिक रूप से उपकरण की बाहरी भुजाओं में अलग हो गईं।

विपरीत फ़र्मियोनिक चिरैलिटी (fermionic chiralities) वाली धाराओं का यह वास्तविक-स्थान पृथक्करण (real-space separation) उनके क्वांटम हस्तक्षेप (quantum interference) को देखकर प्रदर्शित किया गया, एक ऐसी घटना जो बिना किसी बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के इलेक्ट्रॉनों की तरंग-जैसी प्रकृति को उजागर करती है। यह पारंपरिक तरीकों से एक महत्वपूर्ण प्रस्थान है जो टोपोलॉजिकल सिस्टम (topological systems) में चिरल परिवहन को नियंत्रित करने के लिए चुंबकीय क्षेत्रों या चुंबकीय डोपेंट (magnetic dopants) पर निर्भर करते हैं।

टोपोलॉजिकल सेमीमेटल (Topological semimetals), इस शोध में उपयोग किए गए सामग्रियों का वर्ग, टोपोलॉजिकल बैंड क्रॉसिंग (topological band crossings) पर विपरीत चिरैलिटी वाले फ़र्मियन को होस्ट करते हैं। इन सामग्रियों ने अपने अद्वितीय इलेक्ट्रॉनिक गुणों के कारण संघनित-पदार्थ भौतिकी (condensed-matter physics) में महत्वपूर्ण ध्यान आकर्षित किया है। क्वांटम ज्यामिति के माध्यम से इन गुणों में हेरफेर करने की क्षमता इलेक्ट्रॉनिक और स्पिनट्रॉनिक उपकरणों को डिजाइन करने के लिए नए रास्ते खोलती है।

इस शोध का महत्व अधिक ऊर्जा-कुशल और कॉम्पैक्ट इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को बनाने की क्षमता में निहित है। वर्तमान स्पिनट्रॉनिक उपकरणों को अक्सर मजबूत चुंबकीय क्षेत्रों की आवश्यकता होती है, जो ऊर्जा की खपत करते हैं और जिन्हें छोटा करना मुश्किल हो सकता है। PdGa जैसे सामग्रियों की आंतरिक क्वांटम ज्यामिति का उपयोग करके, शोधकर्ता संभावित रूप से इन सीमाओं को दूर कर सकते हैं।

यह शोध चिरैलिटी, कक्षीय चुंबकत्व (orbital magnetization) और चेर्न संख्या (Chern number) के बीच संबंध को भी उजागर करता है। विपरीत चेर्न संख्या अवस्थाओं में चिरल धाराएँ, जो इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना की विशेषता वाले टोपोलॉजिकल इनवेरिएंट (topological invariants) हैं, विपरीत संकेतों के साथ कक्षीय चुंबकत्व भी रखती हैं। विभिन्न क्वांटम गुणों के बीच यह अंतःक्रिया टोपोलॉजिकल सामग्रियों के क्षेत्र में और अधिक खोजों और अनुप्रयोगों को जन्म दे सकती है।

इस तकनीक की पूरी क्षमता का पता लगाने और अन्य सामग्रियों की पहचान करने के लिए आगे शोध की आवश्यकता है जो समान क्वांटम-ज्यामिति-प्रेरित चिरल पृथक्करण प्रदर्शित करते हैं। टीम के निष्कर्ष क्वांटम यांत्रिकी और सामग्री विज्ञान के सिद्धांतों पर आधारित उपन्यास इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के विकास में एक महत्वपूर्ण कदम का प्रतिनिधित्व करते हैं।