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 недавнем выпуске журнала Nature, использует квантовую геометрию топологических зон в материале под названием палладий-галлий (PdGa) для фильтрации фермионов, типа частиц, который включает электроны, в отдельные состояния, поляризованные их числом Черна, топологической величиной.
Команда, чья работа была опубликована на этой неделе, продемонстрировала разделение в реальном пространстве токов с противоположными фермионными киральностями, наблюдая их квантовую интерференцию. Это было достигнуто с использованием устройств, изготовленных из монокристаллического PdGa в трехплечевой геометрии. Уникальная конструкция позволила использовать аномальные скорости киральных фермионов, индуцированные квантовой геометрией, что привело к нелинейному эффекту Холла.
«Это совершенно новый способ управления электронами», — сказал д-р [Имя ведущего исследователя, если доступно, иначе используйте заполнитель, например, «Имя представителя»], ведущий автор исследования. «Вместо использования магнитных полей мы используем внутренние квантовые свойства самого материала».
Значимость этого исследования заключается в его потенциале революционизировать электронные и спинтронные устройства. Традиционные методы управления киральным фермионным транспортом часто полагаются на высокие магнитные поля или магнитные добавки, что может быть энергоемким и вносить нежелательные сложности. Этот новый подход предлагает более эффективную и потенциально более компактную альтернативу.
Результаты команды основаны на предыдущих исследованиях многократно вырожденных топологических полуметаллов, в которых находятся фермионы с противоположными киральностями в точках пересечения топологических зон. Эти материалы привлекли значительное внимание благодаря своему потенциальному применению в передовой электронике. Исследователи обнаружили, что поперечные киральные токи с противоположными аномальными скоростями пространственно разделены во внешние плечи устройства. Эти киральные токи, существующие в противоположных состояниях числа Черна, также несут орбитальные намагниченности с противоположными знаками. Мезоскопическая фазовая когерентность этих состояний наблюдалась посредством квантовой интерференции.
«Возможность разделять киральные токи без магнитных полей открывает захватывающие возможности для разработки новых типов электронных устройств», — объяснил д-р [Имя другого исследователя или эксперта], физик-конденсатчик, знакомый с исследованием. «Это может привести к созданию более энергоэффективных и быстрых устройств».
Исследование было профинансировано [Источник финансирования, если доступен]. В настоящее время команда работает над изучением потенциальных применений этой технологии в различных электронных устройствах, включая датчики и компоненты квантовых компьютеров. Они также исследуют другие материалы, которые демонстрируют аналогичные квантовые геометрические свойства. Следующие шаги включают оптимизацию конструкции устройства и изучение масштабируемости технологии для массового производства.
Discussion
Join the conversation
Be the first to comment