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 и направления электронов с противоположной киральностью в отдельные, пространственно разделенные пути.
Согласно исследованию, этот новый подход преодолевает ограничения предыдущих методов, которые полагались на сильные магнитные поля или магнитное легирование для управления киральным фермионным транспортом. Используя присущие материалу квантовые свойства, команда добилась разделения в реальном пространстве токов с противоположной фермионной киральностью и наблюдала их квантовую интерференцию.
Исследовательская группа 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, были пространственно разделены во внешние плечи устройства.
«Это принципиально новый способ управления потоком электронов», — сказал [Имя ведущего исследователя, если доступно, иначе используйте заполнитель, например, «ведущий исследователь проекта»], [Цитата о значимости исследования, например, «Это открывает возможности для разработки более энергоэффективных и компактных электронных устройств.»].
Разделение киральных токов также приводит к разделению орбитальных намагниченностей с противоположными знаками, добавляя еще одно измерение к управлению поведением электронов.
Топологические полуметаллы, к классу которых относится PdGa, содержат фермионы с противоположной киральностью в точках пересечения топологических зон. Эти материалы привлекли значительное внимание в физике конденсированного состояния благодаря своим уникальным электронным свойствам. Возможность манипулировать киральными фермионами в этих материалах может привести к прогрессу в электронных и спинтронных устройствах.
Результаты команды предполагают потенциальные применения в разработке новых типов электронных устройств, использующих уникальные свойства киральных фермионов. Дальнейшие исследования будут сосредоточены на оптимизации конструкции устройства и изучении других материалов с аналогичными квантовыми геометрическими свойствами. Исследователи полагают, что эта работа может проложить путь к созданию более эффективных и компактных электронных устройств, которые используют спин электронов в дополнение к их заряду.
Discussion
Join the conversation
Be the first to comment