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 दिशा से संबंधित एक गुण है। नेचर (Nature) के हालिया प्रकाशन में विस्तृत यह सफलता, विपरीत फर्मिओनिक चिरैलिटी (fermionic chiralities) वाली धाराओं के स्थानिक पृथक्करण और उनके बाद के क्वांटम हस्तक्षेप की अनुमति देती है, यह सब चुंबकीय क्षेत्रों या चुंबकीय डोपेंट (magnetic dopants) की आवश्यकता के बिना, जो आमतौर पर इस तरह के जोड़तोड़ के लिए आवश्यक होते हैं।

अनुसंधान दल, जिसके सदस्य कई संस्थानों से संबद्ध हैं, ने एकल-क्रिस्टल PdGa से निर्मित उपकरणों का उपयोग करके इस घटना का प्रदर्शन किया, जिसे तीन-भुजाओं वाली ज्यामिति में आकार दिया गया था। अद्वितीय डिज़ाइन चिरल फर्मियन (chiral fermions) के क्वांटम-ज्यामिति-प्रेरित असामान्य वेगों का लाभ उठाता है, जिससे एक गैर-रेखीय हॉल प्रभाव (nonlinear Hall effect) होता है। यह प्रभाव विपरीत असामान्य वेगों के साथ अनुप्रस्थ चिरल धाराओं (transverse chiral currents) को उपकरण की बाहरी भुजाओं में स्थानिक रूप से अलग करने का कारण बनता है।

[प्रमुख शोधकर्ता का नाम], [शोधकर्ता का पद] [विश्वविद्यालय/संस्थान] में, ने कहा, "यह इलेक्ट्रॉन प्रवाह को नियंत्रित करने का एक बिल्कुल नया तरीका है।" "सामग्री के अंतर्निहित क्वांटम गुणों का उपयोग करके, हम इलेक्ट्रॉनों को उन तरीकों से हेरफेर कर सकते हैं जो पहले केवल मजबूत चुंबकीय क्षेत्रों के साथ संभव थे।"

इस खोज का महत्व इलेक्ट्रॉनिक और स्पिनट्रोनिक उपकरणों में क्रांति लाने की इसकी क्षमता में निहित है। चिरल फर्मियन (chiral fermions) में हेरफेर करने के लिए वर्तमान विधियाँ अक्सर उच्च चुंबकीय क्षेत्रों पर निर्भर करती हैं, जो ऊर्जा-गहन होते हैं और उपकरणों के लघुकरण को सीमित कर सकते हैं। नई विधि एक अधिक कुशल और स्केलेबल विकल्प प्रदान करती है।

टोपोलॉजिकल सेमीमेटल (Topological semimetals), इस शोध में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों का वर्ग, टोपोलॉजिकल बैंड क्रॉसिंग (topological band crossings) पर विपरीत चिरैलिटी (chiralities) वाले फर्मियन (fermions) की मेजबानी करते हैं। इन सामग्रियों ने हाल के वर्षों में अपने अद्वितीय इलेक्ट्रॉनिक गुणों के कारण महत्वपूर्ण ध्यान आकर्षित किया है। टीम का नवाचार इन सामग्रियों की क्वांटम ज्यामिति का उपयोग करके फर्मियन (fermions) को चिरैलिटी (chirality) द्वारा अलग-अलग चेर्न-नंबर-ध्रुवीकृत (Chern-number-polarized) अवस्थाओं में फ़िल्टर करने की उनकी क्षमता में निहित है। चेर्न नंबर (Chern number) एक टोपोलॉजिकल अपरिवर्तनीय (topological invariant) है जो इलेक्ट्रॉनिक बैंड संरचना की विशेषता बताता है।

स्थानिक रूप से अलग की गई चिरल धाराएँ (chiral currents) विपरीत संकेतों के साथ कक्षीय चुंबकत्व (orbital magnetizations) भी ले जाती हैं, जिससे नियंत्रण और संभावित अनुप्रयोगों की एक और परत जुड़ जाती है। टीम ने इन चिरल धाराओं (chiral currents) की मेसोस्कोपिक चरण सुसंगतता (mesoscopic phase coherence) देखी, जिससे उनकी विधि की प्रभावशीलता की और पुष्टि हुई।

[सह-लेखक का नाम], [सह-लेखक का पद] [विश्वविद्यालय/संस्थान] में, ने समझाया, "चुंबकीय क्षेत्रों के बिना चिरल धाराओं (chiral currents) को अलग करने और नियंत्रित करने की क्षमता नए प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए रोमांचक संभावनाएं खोलती है।" "हम क्वांटम कंप्यूटिंग, स्पिनट्रोनिक्स और सेंसर जैसे क्षेत्रों में अनुप्रयोगों की कल्पना करते हैं।"

शोधकर्ता वर्तमान में डिवाइस डिज़ाइन को अनुकूलित करने और समान क्वांटम ज्यामितीय गुणों वाली अन्य सामग्रियों की खोज पर काम कर रहे हैं। उनका मानना है कि इस दृष्टिकोण को अन्य टोपोलॉजिकल सामग्रियों तक बढ़ाया जा सकता है, जिससे क्वांटम ज्यामिति पर आधारित इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की एक नई पीढ़ी का मार्ग प्रशस्त हो सकता है। अगले चरणों में प्रदर्शन को बढ़ाने और संभावित अनुप्रयोगों का पता लगाने के लिए सामग्री गुणों और डिवाइस अनुकूलन की आगे की जांच शामिल है।