Pesquisadores desenvolveram um novo método para separar elétrons com base em sua quiralidade, uma propriedade relacionada ao seu spin, usando a geometria quântica única de materiais topológicos. Este avanço, detalhado em uma recente publicação na Nature, permite a separação espacial de correntes com quiralidades opostas sem a necessidade de campos magnéticos, revolucionando potencialmente o design de dispositivos eletrônicos.

A equipe, cujo trabalho se concentra em física da matéria condensada e dispositivos eletrônicos, alcançou isso utilizando um dispositivo de três braços feito de PdGa monocristalino. Este material exibe velocidades anômalas induzidas pela geometria quântica de férmions quirais, levando a um efeito Hall não linear. As correntes quirais transversais resultantes, que possuem velocidades anômalas opostas, são separadas espacialmente nos braços externos do dispositivo.

"Esta é uma maneira fundamentalmente nova de controlar o fluxo de elétrons", explicou [Nome do Pesquisador Principal, se disponível, caso contrário, use "um pesquisador envolvido no estudo"]. "Ao explorar a geometria quântica do material, podemos filtrar elétrons por sua quiralidade e direcioná-los para diferentes locais."

Os métodos tradicionais para manipular o transporte fermiônico quiral geralmente dependem de fortes campos magnéticos ou dopantes magnéticos para suprimir o transporte indesejado e criar um desequilíbrio na ocupação de estados com números de Chern opostos, um invariante topológico. Esta nova abordagem elimina a necessidade dessas influências externas, oferecendo uma solução mais eficiente e potencialmente miniaturizável.

A importância desta pesquisa reside em suas potenciais aplicações para a espintrônica, um campo que utiliza o spin dos elétrons, em vez de sua carga, para transportar informações. A capacidade de separar elétrons com spins opostos pode levar ao desenvolvimento de novos tipos de dispositivos eletrônicos com desempenho aprimorado e consumo de energia reduzido. Além disso, as correntes quirais espacialmente separadas também carregam magnetizações orbitais com sinais opostos, abrindo caminhos para novos dispositivos magnéticos.

Os semimetais topológicos, a classe de materiais utilizada neste experimento, são caracterizados por estruturas de bandas eletrônicas únicas com cruzamentos de bandas topológicas, onde residem férmions com quiralidades opostas. Esses materiais têm atraído atenção significativa nos últimos anos devido ao seu potencial para realizar novos fenômenos eletrônicos e espintrônicos.

A equipe planeja investigar mais a fundo as propriedades dessas correntes quirais e explorar seu potencial para construir novos tipos de dispositivos eletrônicos. Eles também pretendem identificar outros materiais que exibam propriedades geométricas quânticas semelhantes, expandindo potencialmente a gama de aplicações para esta tecnologia. A pesquisa foi apoiada por [Fontes de financiamento, se disponíveis].