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特性，根据电子的手性（一种与其自旋相关的属性）来分离电子。这项突破在最近的《自然》杂志上发表，它允许在不需要磁场的情况下，对具有相反费米子手性的电流进行空间分离，从而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，他们证明了可以利用材料电子能带的量子几何特性来过滤费米子（如电子等基本粒子），使其进入不同的陈数极化态。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[机构名称]的[研究员职称]，也是该研究的主要作者，他表示：“这是一种控制电子流的全新方法。通过利用材料固有的量子几何特性，我们可以在没有外部磁场的情况下操纵电子的行为，这为更高效、更紧凑的电子设备开辟了可能性。”

研究人员用单晶PdGa制造了三臂几何结构的器件。他们观察到，量子几何诱导的手性费米子的反常速度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携带符号相反的轨道磁化。

传统上，操纵拓扑系统中手性费米子传输的方法通常依赖于高磁场或磁性掺杂剂。这些方法用于抑制平凡传输，并在相反陈数态的占据中产生不平衡。这种新方法绕过了这些要求，提供了一种更精简、更节能的方法。

这项研究的意义在于开发先进的电子和自旋电子器件。控制和分离手性电流的能力可能会催生新型传感器、晶体管和存储设备。此外，利用量子几何作为电子操纵的驱动力，可以为新型量子计算架构铺平道路。

“[研究员姓名]”补充说：“我们才刚刚开始探索量子几何在材料科学中的潜力。这项工作为设计具有前所未有功能的新材料和设备奠定了基础。”

该研究团队计划进一步研究这些手性电流的特性，并探索它们在各种技术领域的潜在应用。他们还在努力开发具有增强量子几何特性的新材料，以进一步提高这些设备的效率和性能。该研究得到了[资助来源]的支持。