Исследователи разработали новый метод разделения электронов на основе их киральности, свойства, связанного с их спином, без необходимости использования магнитных полей. Этот прорыв, подробно описанный в недавней публикации в журнале Nature, использует квантовую геометрию топологических зон в материале под названием галлид палладия (PdGa) для фильтрации и направления электронов с противоположными киральностями в отдельные пути.

Исследовательская группа, имена членов которой не были указаны в исходном материале, продемонстрировала это явление, изготовив трехплечевое устройство из монокристалла PdGa. Устройство использует индуцированные квантовой геометрией аномальные скорости киральных фермионов, что приводит к нелинейному эффекту Холла. Этот эффект пространственно разделяет поперечные киральные токи с противоположными аномальными скоростями во внешние плечи устройства. Эти киральные токи, существующие в противоположных состояниях с числом Черна, также обладают орбитальной намагниченностью с противоположными знаками.

Традиционные методы управления киральным фермионным транспортом в топологических системах часто полагаются на сильные магнитные поля или магнитное легирование. Эти подходы используются для подавления нежелательного транспорта и создания дисбаланса в заполнении состояний с противоположными числами Черна. Новый метод обходит эти требования, используя внутреннюю квантовую геометрию материала.

Последствия этого исследования могут быть значительными для разработки новых электронных и спинтронных устройств. Возможность контролировать и разделять электроны на основе их киральности без магнитных полей открывает возможности для создания более энергоэффективных и компактных устройств. Необходимы дальнейшие исследования для изучения всего потенциала этой технологии и ее применимости к другим материалам. Команда планирует исследовать другие топологические материалы, чтобы увидеть, можно ли наблюдать и оптимизировать аналогичные эффекты.