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. Este avanço, detalhado em uma publicação recente na Nature, utiliza 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.

A equipe de pesquisa, cujos membros não foram nomeados no material fornecido, fabricou dispositivos de PdGa monocristalino em uma geometria de três braços. Este design permitiu que observassem as velocidades anômalas induzidas pela geometria quântica de férmions quirais, levando a um efeito Hall não linear. As correntes quirais transversais resultantes, possuindo velocidades anômalas opostas, foram separadas espacialmente nos braços externos do dispositivo.

Essa separação é significativa porque as correntes quirais em estados de número de Chern opostos também carregam magnetizações orbitais com sinais opostos. Tradicionalmente, a manipulação do transporte fermiônico quiral em sistemas topológicos exigia fortes campos magnéticos ou dopantes magnéticos para suprimir o transporte indesejado e criar um desequilíbrio na ocupação de estados de número de Chern opostos. Este novo método ignora esse requisito usando a geometria quântica intrínseca do material.

As implicações desta pesquisa são potencialmente de grande alcance para o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos e espintrônicos. Ao fornecer uma maneira de controlar e manipular correntes quirais sem campos magnéticos, a tecnologia pode levar a componentes eletrônicos mais eficientes em termos de energia e compactos. Pesquisas futuras provavelmente se concentrarão em explorar o potencial deste método em outros materiais e arquiteturas de dispositivos. A capacidade de manipular o fluxo de elétrons neste nível fundamental abre novos caminhos para projetar sistemas eletrônicos avançados.