研究者たちは、磁場を必要とせずに、電子のスピンに関連する特性であるカイラリティに基づいて電子を分離する新しい方法を開発しました。Nature誌に掲載されたこの研究成果では、科学者たちがパラジウムガリウム（PdGa）と呼ばれる物質中のトポロジカルバンドの量子幾何学を利用して、電子を含む粒子の一種であるフェルミ粒子を、トポロジカル量であるチャーン数によって偏極された異なる状態にフィルタリングする方法を詳述しています。

この画期的な技術により、反対のフェルミオンカイラリティを持つ電流を空間的に分離することが可能になり、その成果は量子干渉の観察を通して実証されました。研究チームは、単結晶PdGaから3本のアームを持つ形状のデバイスを作製しました。これらのデバイスは、カイラルフェルミオンの量子幾何学に起因する異常速度を示し、非線形ホール効果をもたらしました。

研究は、「その結果生じる横方向のカイラル電流は、反対の異常速度を持つため、デバイスの外側のアームに空間的に分離される」と指摘しています。これらのカイラル電流は、反対のチャーン数状態で存在し、反対の符号を持つ軌道磁化も運びます。

トポロジカル系におけるカイラルフェルミオン輸送を操作する従来の方法は、多くの場合、強い磁場または磁性ドーパントに依存しています。これらは、不要な輸送を抑制し、反対のチャーン数を持つ状態の占有率の不均衡を作り出すために使用されます。この新しいアプローチは、これらの外部からの影響を必要とせず、電子の流れを制御するための、より効率的で手間のかからない方法を提供する可能性があります。

研究チームは、この発見が新しい電子およびスピントロニクスデバイスの開発に大きな影響を与える可能性があると考えています。電子のカイラリティを制御することで、より効率的で強力な電子部品を作成できる可能性があります。この量子幾何学駆動型カイラルフェルミオンバルブの潜在能力と、高度な技術への応用を探求するために、さらなる研究が計画されています。