Исследователи разработали новый метод разделения электронов на основе их киральности, свойства, связанного с их спином, без необходимости использования магнитных полей. Результаты, опубликованные в журнале Nature, подробно описывают, как ученые использовали квантовую геометрию топологических зон в материале под названием палладий-галлий (PdGa) для фильтрации фермионов, типа частиц, к которым относятся электроны, в отдельные состояния, поляризованные их числом Черна, топологической величиной.
Этот прорыв позволяет пространственно разделять токи с противоположными фермионными киральностями, что было продемонстрировано посредством наблюдения их квантовой интерференции. Команда изготовила устройства из монокристаллического PdGa в трехармовой геометрии. Эти устройства продемонстрировали индуцированные квантовой геометрией аномальные скорости киральных фермионов, что привело к нелинейному эффекту Холла.
"Результирующие поперечные киральные токи, обладающие противоположными аномальными скоростями, тем самым пространственно разделяются во внешние плечи устройства", - отмечается в исследовании. Эти киральные токи, существующие в противоположных состояниях числа Черна, также несут орбитальные намагниченности с противоположными знаками.
Традиционные методы управления киральным фермионным транспортом в топологических системах часто полагаются на сильные магнитные поля или магнитные добавки. Они используются для подавления нежелательного транспорта и создания дисбаланса в заполнении состояний с противоположными числами Черна. Этот новый подход обходит необходимость во внешних воздействиях, предлагая потенциально более эффективный и менее громоздкий метод управления потоком электронов.
Исследовательская группа считает, что это открытие может иметь значительные последствия для разработки новых электронных и спинтронных устройств. Контролируя киральность электронов, можно будет создавать более эффективные и мощные электронные компоненты. Планируются дальнейшие исследования для изучения всего потенциала этого управляемого квантовой геометрией кирального фермионного клапана и его применения в передовых технологиях.
Discussion
Join the conversation
Be the first to comment