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 палладий-галлий (PdGa) для фильтрации фермионов, типа частиц, к которым относятся электроны, в отдельные состояния, поляризованные их числом Черна, топологической величиной.
Исследовательская группа, члены которой не были названы в предоставленном материале, изготовила устройства из монокристаллического PdGa в трехоружейной геометрии. Эта конструкция позволила им наблюдать аномальные скорости киральных фермионов, индуцированные квантовой геометрией, что привело к нелинейному эффекту Холла. Результирующие поперечные киральные токи, обладающие противоположными аномальными скоростями, были пространственно разделены во внешние плечи устройства.
Это разделение является значительным, поскольку киральные токи в противоположных состояниях числа Черна также несут орбитальные намагниченности с противоположными знаками. Традиционно, для управления киральным фермионным транспортом в топологических системах требовались сильные магнитные поля или магнитные добавки для подавления нежелательного транспорта и создания дисбаланса в заполнении противоположных состояний числа Черна. Этот новый метод обходит это требование, используя внутреннюю квантовую геометрию материала.
Последствия этого исследования потенциально далеко идущие для разработки электронных и спинтронных устройств. Предоставляя способ контролировать и манипулировать киральными токами без магнитных полей, эта технология может привести к созданию более энергоэффективных и компактных электронных компонентов. Дальнейшие исследования, вероятно, будут сосредоточены на изучении потенциала этого метода в других материалах и архитектурах устройств. Возможность манипулировать потоком электронов на этом фундаментальном уровне открывает новые возможности для проектирования передовых электронных систем.
Discussion
Join the conversation
Be the first to comment