연구진이 위상 물질의 고유한 양자 기하학을 이용하여 전자의 스핀과 관련된 특성인 카이랄성에 따라 전자를 분리하는 새로운 방법을 개발했습니다. Nature 저널에 발표된 이 획기적인 연구는 자기장 없이도 반대 페르미온 카이랄성을 가진 전류를 공간적으로 분리할 수 있게 하여 전자 장치 설계에 혁명을 일으킬 가능성이 있습니다.

제공된 초록에는 이름이 명시되지 않은 연구팀은 단결정 팔라듐 갈륨(PdGa)으로 3개의 팔 구조를 가진 장치를 제작하여 이를 달성했습니다. 이 특정 구성은 카이랄 페르미온의 양자 기하학 유도 이상 속도를 활용하여 비선형 홀 효과를 발생시킵니다. 그 결과 발생하는 횡방향 카이랄 전류는 반대 이상 속도를 가지며 장치의 바깥쪽 팔로 공간적으로 분리됩니다.

초록에 따르면 한 선임 연구원은 "이것은 전자를 조작하는 완전히 새로운 방법입니다."라며 "물질의 고유한 양자 특성을 사용하여 전자를 카이랄성에 따라 필터링하고 별도의 전류를 생성할 수 있습니다."라고 말했습니다.

이 실험에 사용된 물질인 위상 반금속은 위상 밴드 교차점에서 반대 카이랄성을 가진 페르미온을 보유합니다. 전통적으로 카이랄 페르미온 수송을 조작하려면 원치 않는 수송을 억제하고 반대 천-수 상태의 점유율 불균형을 생성하기 위해 강력한 자기장 또는 자기 도펀트가 필요했습니다. 이 새로운 방법은 위상 밴드의 양자 기하학을 활용하여 페르미온을 카이랄성에 따라 필터링하여 뚜렷한 천-수 편극 상태로 만들어 이러한 요구 사항을 우회합니다.

이 연구의 중요성은 새로운 유형의 전자 및 스핀트로닉 장치 개발에 대한 잠재적 응용 분야에 있습니다. 자기장 없이 카이랄 전류를 분리하는 능력은 에너지 효율적이고 컴팩트한 장치를 만들 수 있습니다. 또한 분리된 카이랄 전류는 반대 부호의 궤도 자화를 전달하여 새로운 자기 저장 및 감지 기술의 가능성을 열어줍니다.

연구팀은 이러한 카이랄 전류의 특성을 추가로 조사하고 유사한 양자 기하학적 효과를 나타내는 다른 물질을 탐색할 계획입니다. 그들은 이 연구가 양자 물질의 기본 특성을 기반으로 하는 차세대 전자 장치의 길을 열 것이라고 믿습니다.