研究人员开发了一种新方法，利用非磁性材料中拓扑能带的量子几何，根据电子的手性（一种与其自旋相关的属性）来分离电子。这项发现详细发表在最近的《自然》杂志上，为新型电子设备铺平了道路，这些设备无需磁场即可控制电子流动，而磁场是自旋电子学中的常见要求。

该团队（其成员未在提供的原始材料中提及）在由单晶钯镓 (PdGa) 制成的三臂几何结构的器件中实现了这种分离。这种特定的排列方式使得能够观察到手性费米子的量子几何诱导反常速度，从而导致非线性霍尔效应。由此产生的横向手性电流具有相反的反常速度，在空间上被分离到器件的外部臂中。

通过观察它们的量子干涉（一种突显电子波动性的现象），证明了具有相反费米子手性的电流的这种真实空间分离，而没有受到任何外部磁场的影响。这与依赖磁场或磁性掺杂剂来控制拓扑系统中手性传输的传统方法截然不同。

拓扑半金属是本研究中使用的材料类别，在拓扑能带交叉处具有相反手性的费米子。由于其独特的电子特性，这些材料在凝聚态物理学中引起了广泛关注。通过量子几何来操纵这些特性的能力为设计电子和自旋电子器件开辟了新的途径。

这项研究的意义在于有可能创造更节能、更紧凑的电子设备。目前的自旋电子器件通常需要强磁场，这会消耗能量并且难以小型化。通过利用 PdGa 等材料的内在量子几何，研究人员有可能克服这些限制。

该研究还强调了手性、轨道磁化强度和陈数之间的联系。在相反陈数状态下的手性电流（陈数是表征电子能带结构的拓扑不变量）也携带符号相反的轨道磁化强度。不同量子特性之间的这种相互作用可能会导致拓扑材料领域的进一步发现和应用。

还需要进一步的研究来探索这项技术的全部潜力，并确定其他表现出类似量子几何诱导手性分离的材料。该团队的发现代表了基于量子力学和材料科学原理的新型电子设备开发向前迈出的重要一步。