연구진은 자기장 없이 전하의 스핀과 관련된 특성인 카이랄성에 따라 전자를 분리하는 새로운 방법을 개발했습니다. 학술지 Nature에 발표된 이번 연구 결과는 과학자들이 팔라듐 갈륨(PdGa)이라는 물질의 위상 밴드의 양자 기하학을 활용하여 전자를 포함하는 입자인 페르미온을 위상적 양인 천 수에 의해 분극된 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 3중 암 구조의 장치를 제작했습니다. 이 장치들은 카이랄 페르미온의 양자 기하학 유도 비정상 속도를 나타내어 비선형 홀 효과를 유도했습니다.

연구진은 "결과적으로 반대 비정상 속도를 갖는 횡방향 카이랄 전류는 장치의 외부 암으로 공간적으로 분리됩니다."라고 밝혔습니다. 반대 천 수 상태로 존재하는 이러한 카이랄 전류는 반대 부호의 궤도 자화를 전달하기도 합니다.

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. 이 새로운 접근 방식은 이러한 외부 영향의 필요성을 우회하여 전자 흐름을 제어하는 ​​잠재적으로 더 효율적이고 덜 번거로운 방법을 제공합니다.

연구팀은 이번 발견이 새로운 전자 및 스핀트로닉 장치 개발에 중요한 영향을 미칠 수 있다고 믿고 있습니다. 전자의 카이랄성을 제어함으로써 더욱 효율적이고 강력한 전자 부품을 만들 수 있을 것입니다. 이 양자 기하학 기반 카이랄 페르미온 밸브의 잠재력과 첨단 기술 응용 분야를 탐구하기 위한 추가 연구가 계획되어 있습니다.