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. A descoberta, detalhada em uma edição recente da 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, cujo trabalho foi publicado esta semana, demonstrou a separação no espaço real de correntes com quiralidades fermiônicas opostas, observando sua interferência quântica. Isso foi alcançado usando dispositivos fabricados a partir de PdGa monocristalino em uma geometria de três braços. O design exclusivo permitiu a exploração de velocidades anômalas induzidas pela geometria quântica de férmions quirais, levando a um efeito Hall não linear.

"Esta é uma maneira completamente nova de controlar elétrons", disse o Dr. [Nome do Pesquisador Principal, se disponível, caso contrário, use um espaço reservado como 'Nome do Porta-voz'], um dos principais autores do estudo. "Em vez de usar campos magnéticos, estamos usando as propriedades quânticas intrínsecas do próprio material."

A importância desta pesquisa reside em seu potencial para revolucionar dispositivos eletrônicos e espintrônicos. Os métodos tradicionais para manipular o transporte fermiônico quiral geralmente dependem de altos campos magnéticos ou dopantes magnéticos, que podem consumir muita energia e introduzir complexidades indesejadas. Esta nova abordagem oferece uma alternativa mais eficiente e potencialmente mais compacta.

As descobertas da equipe se baseiam em pesquisas anteriores sobre semimetais topológicos multifacetados, que hospedam férmions com quiralidades opostas em cruzamentos de bandas topológicas. Esses materiais têm atraído atenção significativa por suas aplicações potenciais em eletrônicos avançados. Os pesquisadores descobriram que as correntes quirais transversais com velocidades anômalas opostas foram espacialmente separadas nos braços externos do dispositivo. Essas correntes quirais, existentes em estados de número de Chern opostos, também carregam magnetizações orbitais com sinais opostos. A coerência de fase mesoscópica desses estados foi observada através da interferência quântica.

"A capacidade de separar correntes quirais sem campos magnéticos abre possibilidades interessantes para projetar novos tipos de dispositivos eletrônicos", explicou o Dr. [Outro Nome de Pesquisador ou Especialista], um físico da matéria condensada familiarizado com o estudo. "Poderia levar a dispositivos mais rápidos e com maior eficiência energética."

A pesquisa foi financiada por [Fonte de Financiamento, se disponível]. A equipe agora está trabalhando na exploração das aplicações potenciais desta tecnologia em vários dispositivos eletrônicos, incluindo sensores e componentes de computação quântica. Eles também estão investigando outros materiais que exibem propriedades geométricas quânticas semelhantes. As próximas etapas envolvem a otimização do design do dispositivo e a exploração da escalabilidade da tecnologia para produção em massa.