Pesquisadores desenvolveram um novo método para separar elétrons com base em sua quiralidade, uma propriedade relacionada ao seu spin, sem a necessidade de campos magnéticos. As descobertas, publicadas na revista Nature, detalham como os cientistas utilizaram a geometria quântica de bandas topológicas em um material chamado paládio gálio (PdGa) para filtrar férmions, um tipo de partícula que inclui elétrons, em estados distintos polarizados por seu número de Chern, uma quantidade topológica.
Este avanço permite a separação espacial de correntes com quiralidades fermiônicas opostas, um feito demonstrado através da observação de sua interferência quântica. A equipe fabricou dispositivos de PdGa monocristalino em uma geometria de três braços, observando que a geometria quântica induziu velocidades anômalas em férmions quirais, levando a um efeito Hall não linear.
"As correntes quirais transversais resultantes, possuindo velocidades anômalas opostas, são, portanto, separadas espacialmente nos braços externos do dispositivo", escreveram os autores do estudo. Essas correntes quirais, existentes em estados de número de Chern opostos, também carregam magnetizações orbitais com sinais opostos.
Os métodos tradicionais para manipular o transporte fermiônico quiral em sistemas topológicos geralmente dependem de fortes campos magnéticos ou dopantes magnéticos. Estes são usados para suprimir o transporte indesejado e criar um desequilíbrio na ocupação de estados com números de Chern opostos. O novo método ignora esses requisitos, explorando a geometria quântica intrínseca do material.
A equipe de pesquisa acredita que esta descoberta pode levar ao desenvolvimento de novos dispositivos eletrônicos e espintrônicos. Esses dispositivos podem potencialmente oferecer maneiras mais eficientes e controláveis de manipular o fluxo de elétrons para aplicações avançadas de computação e armazenamento de dados. Mais pesquisas estão em andamento para explorar todo o potencial desta válvula fermiônica quiral impulsionada pela geometria quântica e sua aplicabilidade a outros materiais.
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