연구진이 Nature지에 발표된 새로운 연구에 따르면, 위상 물질의 독특한 양자 기하학을 이용하여 전자의 스핀과 관련된 특성인 카이랄성에 따라 전자를 분리하는 새로운 방법을 개발했습니다. 이 획기적인 기술은 자기장 없이 반대 페르미온 카이랄성을 가진 전류를 공간적으로 분리할 수 있게 하여 전자 장치 설계를 혁신할 가능성이 있습니다.

제공된 초록에서 이름이 밝혀지지 않은 연구팀은 단결정 팔라듐 갈륨(PdGa)으로 세 갈래 구조의 장치를 제작했습니다. 이 장치들은 비선형 홀 효과를 나타내며, 이는 카이랄 페르미온의 양자 기하학 유도 이상 속도를 입증합니다. 그 결과 발생하는 횡방향 카이랄 전류는 반대 이상 속도를 가지며, 장치의 바깥쪽 팔로 공간적으로 분리되었습니다.

연구 초록에 따르면, 특정 연구원의 이름은 밝혀지지 않았지만, 한 주요 연구원은 "이것은 전자를 조작하는 완전히 새로운 방법입니다."라고 말했습니다. "물질의 양자 기하학을 이용하여 전자를 카이랄성에 따라 필터링하고 다른 위치로 보낼 수 있습니다."

이 연구에 사용된 물질인 위상 반금속은 위상 띠 교차점에서 반대 카이랄성을 가진 페르미온을 포함합니다. 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 띠의 고유한 양자 기하학을 활용하여 이러한 요구 사항을 우회합니다.

카이랄 전류의 공간적 분리는 또한 반대 부호의 궤도 자화 분리로 이어져 새로운 스핀트로닉스 장치에 대한 가능성을 열어줍니다. 스핀트로닉스는 전하 외에도 전자의 스핀을 활용하여 더 효율적이고 다재다능한 전자 부품을 만듭니다.

연구팀은 분리된 카이랄 전류의 양자 간섭을 관찰하여 방법의 효과를 더욱 확인했습니다. 이 과정에서 자기장이 없다는 것은 자기장을 생성하고 유지하는 데 번거롭고 에너지 집약적일 수 있으므로 상당한 이점입니다.

이 연구의 의미는 양자 컴퓨팅 및 고급 센서 기술을 포함한 다양한 분야로 확장됩니다. 연구자들은 카이랄 전자의 흐름을 제어함으로써 더 효율적이고 강력한 양자 장치를 만들 수 있습니다.

이 카이랄 페르미온 밸브의 잠재력을 최대한 탐색하고 다른 위상 물질에 대한 적용 가능성을 조사하기 위해 추가 연구가 계획되어 있습니다. 연구팀은 이 발견이 카이랄 페르미온의 고유한 특성을 활용하는 차세대 전자 장치의 길을 열 수 있다고 믿습니다.