연구진은 자기장 없이 전하의 스핀과 관련된 특성인 카이랄성에 따라 전자를 분리하는 새로운 방법을 개발했습니다. Nature 저널에 발표된 이 연구 결과는 과학자들이 팔라듐 갈륨(PdGa)이라는 물질의 위상 밴드의 양자 기하학을 활용하여 전자를 포함하는 입자인 페르미온을 위상적 양인 천 수에 의해 편극된 고유한 상태로 필터링하는 방법을 자세히 설명합니다.
이 획기적인 발견은 반대 페르미온 카이랄성을 가진 전류의 공간적 분리를 가능하게 하며, 이는 양자 간섭 관찰을 통해 입증되었습니다. 연구팀은 단결정 PdGa로 세 갈래 구조의 장치를 제작하여 양자 기하학이 카이랄 페르미온에 비정상적인 속도를 유도하여 비선형 홀 효과를 일으키는 것을 관찰했습니다.
연구 저자들은 "결과적으로 반대 방향의 비정상적인 속도를 갖는 횡방향 카이랄 전류는 장치의 외부 암으로 공간적으로 분리됩니다."라고 썼습니다. 반대 천 수 상태에 존재하는 이러한 카이랄 전류는 반대 부호의 궤도 자화도 전달합니다.
위상계에서 카이랄 페르미온 수송을 조작하는 기존 방법은 종종 강한 자기장이나 자기 도펀트에 의존합니다. 이는 원치 않는 수송을 억제하고 반대 천 수를 가진 상태의 점유율 불균형을 생성하는 데 사용됩니다. 새로운 방법은 물질의 고유한 양자 기하학을 활용하여 이러한 요구 사항을 우회합니다.
연구팀은 이 발견이 새로운 전자 및 스핀트로닉 장치 개발로 이어질 수 있다고 믿습니다. 이러한 장치는 고급 컴퓨팅 및 데이터 저장 애플리케이션을 위해 전자 흐름을 보다 효율적이고 제어 가능한 방식으로 조작할 수 있는 잠재력을 제공합니다. 이 양자 기하학 기반 카이랄 페르미온 밸브의 잠재력과 다른 재료에 대한 적용 가능성을 탐구하기 위한 추가 연구가 진행 중입니다.
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