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キラリティーに基づいて電子を分離する新しい方法を開発しました。この画期的な成果は、最近のNature誌に掲載された論文で詳述されており、パラジウムガリウム（PdGa）と呼ばれる材料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オンを、トポロジカル量であるチャーン数によって分極された異なる状態にフィルタリングします。

提供された資料では名前が挙げられていませんが、研究チームは、単結晶PdGaから3本のアームを持つデバイスを作製しました。この設計により、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観察し、非線形ホール効果を引き起こすことができました。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ち、デバイスの外側のアームに空間的に分離されました。

この分離が重要なのは、反対のチャーン数状態にあるカイラル電流が、反対の符号を持つ軌道磁化も運ぶためです。従来、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には、不要な輸送を抑制し、反対のチャーン数状態の占有率の不均衡を作り出すために、強い磁場または磁性ドーパントが必要でした。この新しい方法は、材料の固有の量子幾何学を使用することで、その要件を回避します。

この研究の意義は、電子およびスピントロニクスデバイスの開発にとって、潜在的に広範囲に及ぶ可能性があります。磁場なしでカイラル電流を制御および操作する方法を提供することにより、この技術は、よりエネルギー効率が高く、コンパクトな電子部品につながる可能性があります。今後の研究では、他の材料やデバイスアーキテクチャにおけるこの方法の可能性を探求することに焦点が当てられるでしょう。この基本的なレベルで電子の流れを操作できる能力は、高度な電子システムを設計するための新しい道を開きます。