연구진은 위상 물질의 고유한 양자 기하학을 이용하여 전자의 스핀과 관련된 특성인 카이랄성에 따라 전자를 분리하는 새로운 방법을 개발했습니다. Nature 저널에 발표된 이 획기적인 기술은 자기장 없이 반대 페르미온 카이랄성을 가진 전류를 공간적으로 분리하여 전자 장치 설계를 혁신할 가능성이 있습니다.

소속이 즉시 확인되지 않은 연구팀은 단결정 PdGa로 3개의 팔 구조를 가진 장치를 제작하여 이를 달성했습니다. 이 특정 물질과 구성은 카이랄 페르미온의 양자 기하학 유도 이상 속도를 활용하여 비선형 홀 효과를 발생시킵니다. 반대 이상 속도를 갖는 횡방향 카이랄 전류는 장치의 외부 팔로 공간적으로 분리됩니다.

연구의 주요 연구원은 "이것은 전자를 조작하는 완전히 새로운 방법입니다."라고 말했습니다. "물질의 양자 기하학의 고유한 특성을 사용하여 전자를 카이랄성에 따라 필터링하고 다른 위치로 보낼 수 있습니다."

이 연구의 중요성은 종종 강력한 자기장이나 자기 도펀트에 의존하는 기존의 카이랄 분리 방법에서 벗어났다는 점에 있습니다. 이러한 방법은 에너지 집약적일 수 있으며 전자 시스템에 불필요한 복잡성을 야기할 수 있습니다. 새로운 접근 방식은 보다 효율적이고 잠재적으로 더 확장 가능한 대안을 제공합니다.

PdGa와 같은 위상 물질은 밴드 구조에서 비롯된 고유한 전자적 특성을 가지고 있습니다. 이러한 물질은 위상 밴드 교차점에서 카이랄 페르미온을 호스팅합니다. 즉, 전자가 정의된 "손잡이"를 가진 것처럼 행동합니다. 이러한 밴드의 양자 기하학은 이러한 카이랄 페르미온의 움직임에 영향을 미치는 데 중요한 역할을 합니다.

분리된 카이랄 전류는 또한 반대 부호의 궤도 자화를 전달하여 정보 처리 및 저장에 전자의 스핀을 활용하는 스핀트로닉스 장치에 대한 가능성을 열어줍니다. 이는 보다 에너지 효율적이고 빠른 전자 장치의 개발로 이어질 수 있습니다.

연구는 아직 초기 단계에 있지만 그 의미는 광범위합니다. 자기장 없이 카이랄 전류를 제어하고 조작하는 능력은 양자 컴퓨팅, 센서 및 기타 전자 응용 분야를 포함한 다양한 분야에서 발전을 가져올 수 있습니다. 연구팀은 현재 카이랄 분리 프로세스를 더욱 최적화하고 잠재적인 응용 분야를 탐색하기 위해 다른 재료 및 장치 구조를 연구하고 있습니다.