研究人员开发了一种新方法，利用拓扑材料独特的量子几何学，根据电子的手性（一种与其自旋相关的性质）来分离电子。这项突破在最近的《自然》杂志上发表，它无需磁场即可实现具有相反费米子手性的电流的空间分离，有可能彻底改变电子设备的设计。

该团队的工作重点是多重拓扑半金属PdGa，他们证明了该材料的量子几何学可用于将费米子（如电子等基本粒子）过滤成不同的陈数极化态。陈数是一种拓扑不变量，用于表征材料的能带结构。这种过滤过程导致具有相反费米子手性的电流在真实空间中分离，这种现象通过量子干涉观察到。

“[首席研究员姓名]”是“[机构]”的“[研究员职称]”，他表示：“这项研究为设计利用量子材料内在特性的电子设备开辟了新途径。通过操纵这些材料的量子几何学，我们可以以前所未有的方式控制电子的流动。”

操纵手性费米子传输的传统方法通常依赖于强磁场或磁性掺杂剂，这可能不切实际并引入不必要的复杂性。这种新方法通过利用材料固有的量子几何学来规避这些限制。

研究人员用单晶PdGa制造了三臂几何形状的器件。他们观察到，量子几何学在手性费米子中诱导了反常速度，从而导致了非线性霍尔效应。这种效应将具有相反反常速度的横向手性电流在空间上分离到器件的外部臂中。这些存在于相反陈数态中的手性电流也表现出符号相反的轨道磁化强度。

这项研究的意义对于开发先进的电子和自旋电子器件具有重要意义。通过实现对手性电流的精确控制和操纵，这种新方法可以带来更高效和节能的电子元件。此外，无需磁场即可分离手性电流的能力为创建不易受外部干扰的设备开辟了可能性。

“[其他机构]”的“[专家职称]”“[专家姓名]”评论说：“基于手性控制电子流的能力是向前迈出的重要一步。”他没有参与这项研究。“这项研究可能为具有增强功能的新型量子器件铺平道路。”

研究团队计划进一步研究量子几何学在其他拓扑材料中的潜力，并探索其在各种电子设备中的应用。他们还在努力扩大制造工艺，使该技术更易于工业应用。