शोधकर्ताओं ने टोपोलॉजिकल पदार्थों की अद्वितीय क्वांटम ज्यामिति का उपयोग करके, उनके चिरैलिटी (chirality), जो उनके स्पिन से संबंधित एक गुण है, के आधार पर इलेक्ट्रॉनों को अलग करने के लिए एक नई विधि विकसित की है। नेचर (Nature) प्रकाशन में विस्तृत यह सफलता, चुंबकीय क्षेत्रों की आवश्यकता के बिना विपरीत चिरैलिटी वाली धाराओं के स्थानिक पृथक्करण की अनुमति देती है, जिससे संभावित रूप से इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस डिजाइन में क्रांति आ सकती है।

टीम, जिसके सदस्य कई संस्थानों से संबद्ध हैं, ने तीन-भुजा ज्यामिति में सिंगल-क्रिस्टल पैलेडियम गैलियम (PdGa) से बने उपकरणों का उपयोग करके इस घटना का प्रदर्शन किया। उन्होंने देखा कि सामग्री के इलेक्ट्रॉनिक बैंड की क्वांटम ज्यामिति ने चिरल फर्मियन में असामान्य वेगों को प्रेरित किया, जिससे एक गैर-रेखीय हॉल प्रभाव उत्पन्न हुआ। यह प्रभाव विपरीत असामान्य वेगों के साथ अनुप्रस्थ चिरल धाराओं को डिवाइस की बाहरी भुजाओं में स्थानिक रूप से अलग करता है।

[प्रमुख शोधकर्ता का नाम], [संस्थान का नाम] में [शोधकर्ता का पद] ने कहा, "यह इलेक्ट्रॉनों में हेरफेर करने का एक बिल्कुल नया तरीका है।" "सामग्री की आंतरिक क्वांटम ज्यामिति का दोहन करके, हम उनकी चिरैलिटी द्वारा इलेक्ट्रॉनों को फ़िल्टर कर सकते हैं, जिससे नए प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की संभावनाएं खुलती हैं।"

टोपोलॉजिकल सेमीमेटल, अध्ययन में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों का वर्ग, टोपोलॉजिकल बैंड क्रॉसिंग पर विपरीत चिरैलिटी वाले फर्मियन की मेजबानी करते हैं। परंपरागत रूप से, चिरल फर्मिओनिक परिवहन में हेरफेर करने के लिए अवांछित परिवहन को दबाने और विपरीत चेर्न संख्याओं वाले राज्यों के अधिभोग में असंतुलन पैदा करने के लिए मजबूत चुंबकीय क्षेत्रों या चुंबकीय डोपिंग की आवश्यकता होती थी। नई विधि विशिष्ट चेर्न-संख्या-ध्रुवीकृत राज्यों में चिरैलिटी द्वारा फर्मियन को फ़िल्टर करने के लिए टोपोलॉजिकल बैंड की क्वांटम ज्यामिति का उपयोग करके इस आवश्यकता को दरकिनार कर देती है।

इस शोध का महत्व अधिक कुशल और कॉम्पैक्ट इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को बनाने की इसकी क्षमता में निहित है। चिरल धाराओं का स्थानिक पृथक्करण नए प्रकार के सेंसर, स्पिंट्रोनिक उपकरणों और क्वांटम कंप्यूटिंग घटकों के विकास को जन्म दे सकता है। इसके अलावा, चुंबकीय क्षेत्रों की आवश्यकता की अनुपस्थिति डिवाइस निर्माण को सरल बनाती है और ऊर्जा की खपत को कम करती है।

टीम के निष्कर्ष टोपोलॉजिकल सामग्रियों में असामान्य वेगों में पिछले शोध पर आधारित हैं। इलेक्ट्रॉनिक बैंड की क्वांटम ज्यामिति द्वारा प्रेरित ये वेग, विद्युत क्षेत्र के अधीन होने पर इलेक्ट्रॉनों को अप्रत्याशित दिशाओं में ले जाते हैं। डिवाइस ज्यामिति और सामग्री संरचना को सावधानीपूर्वक डिजाइन करके, शोधकर्ता चिरल धाराओं को अलग करने के लिए इन असामान्य वेगों का उपयोग करने में सक्षम थे।

विपरीत चेर्न संख्या वाले राज्यों में इन चिरल धाराओं की मेसोस्कोपिक चरण सुसंगतता विपरीत संकेतों के साथ कक्षीय चुंबकत्व भी रखती है। यह प्रणाली में जटिलता और संभावित कार्यक्षमता की एक और परत जोड़ता है।

भविष्य का शोध समान क्वांटम ज्यामितीय गुणों वाली अन्य सामग्रियों की खोज और विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए डिवाइस डिजाइनों को अनुकूलित करने पर ध्यान केंद्रित करेगा। टीम इस तकनीक का उपयोग करके नए प्रकार के क्वांटम सेंसर और कंप्यूटिंग डिवाइस बनाने की संभावना की जांच करने की भी योजना बना रही है।