शोधकर्ताओं ने इलेक्ट्रॉनों को उनकी काइरालिटी (chirality) के आधार पर अलग करने के लिए एक नई विधि विकसित की है, जो उनके स्पिन से संबंधित एक गुण है, और इसके लिए चुंबकीय क्षेत्रों की आवश्यकता नहीं है। नेचर के हालिया अंक में विस्तृत यह सफलता, फर्मियन (fermion) को फ़िल्टर करने के लिए पैलेडियम गैलियम (PdGa) नामक सामग्री में टोपोलॉजिकल बैंड (topological bands) की क्वांटम ज्यामिति का उपयोग करती है, फर्मियन एक प्रकार का कण है जिसमें इलेक्ट्रॉन शामिल हैं, और उन्हें उनके चेर्न नंबर (Chern number) द्वारा ध्रुवीकृत विशिष्ट अवस्थाओं में अलग करती है, चेर्न नंबर एक टोपोलॉजिकल मात्रा है।

टीम ने, जिसका काम इस सप्ताह प्रकाशित हुआ, क्वांटम हस्तक्षेप का अवलोकन करके विपरीत फर्मियोनिक काइरालिटी वाले धाराओं के वास्तविक-स्थान पृथक्करण का प्रदर्शन किया। यह तीन-भुजा ज्यामिति में सिंगल-क्रिस्टल PdGa से निर्मित उपकरणों का उपयोग करके प्राप्त किया गया था। अद्वितीय डिजाइन ने चिरल फर्मियन के क्वांटम-ज्यामिति-प्रेरित असामान्य वेगों के दोहन की अनुमति दी, जिससे एक गैर-रेखीय हॉल प्रभाव उत्पन्न हुआ।

अध्ययन के प्रमुख लेखक डॉ. [प्रवक्ता का नाम] ने कहा, "यह इलेक्ट्रॉनों को नियंत्रित करने का एक बिल्कुल नया तरीका है।" "चुंबकीय क्षेत्रों का उपयोग करने के बजाय, हम सामग्री के अंतर्निहित क्वांटम गुणों का उपयोग कर रहे हैं।"

इस शोध का महत्व इलेक्ट्रॉनिक और स्पिनट्रोनिक उपकरणों में क्रांति लाने की इसकी क्षमता में निहित है। चिरल फर्मियोनिक परिवहन में हेरफेर करने के लिए पारंपरिक विधियां अक्सर उच्च चुंबकीय क्षेत्रों या चुंबकीय डोपेंट पर निर्भर करती हैं, जो ऊर्जा-गहन हो सकते हैं और अवांछित जटिलताओं को पेश कर सकते हैं। यह नया दृष्टिकोण अधिक कुशल और संभावित रूप से अधिक कॉम्पैक्ट विकल्प प्रदान करता है।

टीम के निष्कर्ष मल्टीफोल्ड टोपोलॉजिकल सेमीमेटल्स (multifold topological semimetals) में पिछले शोध पर आधारित हैं, जो टोपोलॉजिकल बैंड क्रॉसिंग पर विपरीत काइरालिटी वाले फर्मियन की मेजबानी करते हैं। इन सामग्रियों ने उन्नत इलेक्ट्रॉनिक्स में उनके संभावित अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण ध्यान आकर्षित किया है। शोधकर्ताओं ने पाया कि विपरीत असामान्य वेगों वाली अनुप्रस्थ चिरल धाराएं डिवाइस की बाहरी भुजाओं में स्थानिक रूप से अलग हो गईं। ये चिरल धाराएं, जो विपरीत चेर्न नंबर अवस्थाओं में मौजूद हैं, विपरीत संकेतों के साथ कक्षीय चुंबकत्व भी रखती हैं। इन अवस्थाओं की मेसोस्कोपिक चरण सुसंगतता को क्वांटम हस्तक्षेप के माध्यम से देखा गया।

एक संघनित-पदार्थ भौतिक विज्ञानी डॉ. [अन्य शोधकर्ता का नाम या विशेषज्ञ] ने समझाया, "चुंबकीय क्षेत्रों के बिना चिरल धाराओं को अलग करने की क्षमता नए प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को डिजाइन करने के लिए रोमांचक संभावनाएं खोलती है।" "यह अधिक ऊर्जा-कुशल और तेज़ उपकरणों को जन्म दे सकता है।"

अनुसंधान को [निधि स्रोत] द्वारा वित्त पोषित किया गया था। टीम अब सेंसर और क्वांटम कंप्यूटिंग घटकों सहित विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में इस तकनीक के संभावित अनुप्रयोगों की खोज पर काम कर रही है। वे अन्य सामग्रियों की भी जांच कर रहे हैं जो समान क्वांटम ज्यामितीय गुणों को प्रदर्शित करती हैं। अगले चरणों में डिवाइस डिजाइन को अनुकूलित करना और बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए प्रौद्योगिकी की स्केलेबिलिटी का पता लगाना शामिल है।