研究者らは、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。最近のNature誌に掲載された詳細によると、この画期的な成果は、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、反対のキラリティーを持つ電子をフィルタリングし、空間的に分離された異なる経路に誘導するものです。

この新しいアプローチは、キラルフェルミオン輸送を制御するために強力な磁場や磁性ドーピングに依存していた従来の方法の限界を克服すると、研究は述べています。チームは、材料固有の量子特性を利用することで、反対のフェルミオンキラリティーを持つ電流の実空間分離を達成し、それらの量子干渉を観察しました。

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、キ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。その結果生じた横方向のキラル電流は、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。

「これは電子の流れを制御する根本的に新しい方法です」と、[プロジェクトの主任研究者の名前（利用可能な場合）、または「プロジェクトの主任研究者」などのプレースホルダーを使用]は述べています。「[研究の重要性に関する引用、例：「これにより、よりエネルギー効率が高く、コンパクトな電子デバイスを開発する可能性が開かれます。」]」

キラル電流の分離は、反対の符号を持つ軌道磁化の分離にもつながり、電子の挙動の制御に新たな次元を加えます。

トポロジカル半金属（PdGaが属する材料のクラス）は、トポロジカルバンド交差において反対のキラリティーを持つフェルミオンをホストします。これらの材料は、そのユニークな電子特性により、凝縮系物理学において大きな注目を集めています。これらの材料内でキラルフェルミオンを操作する能力は、電子およびスピントロニクスデバイスの進歩につながる可能性があります。

チームの発見は、キラルフェルミオンのユニークな特性を利用した新しいタイプの電子デバイスの開発における潜在的な応用を示唆しています。今後の研究では、デバイス設計の最適化と、同様の量子幾何学的特性を持つ他の材料の探索に焦点を当てます。研究者たちは、この研究が電子の電荷に加えてスピンを利用する、より効率的でコンパクトな電子デバイスへの道を開く可能性があると考えています。