研究人员开发了一种基于手性（一种与电子自旋相关的属性）分离电子的新方法，无需磁场。发表在《自然》杂志上的研究结果详细介绍了科学家如何利用钯镓 (PdGa) 材料中拓扑能带的量子几何来过滤费米子（一种包含电子的粒子），将其分成由陈数（一种拓扑量）极化的不同状态。

这项突破实现了具有相反费米子手性的电流的空间分离，这一壮举通过观察它们的量子干涉得到证实。该团队用单晶 PdGa 制造了三臂几何结构的器件。这些器件表现出量子几何诱导的手性费米子的反常速度，从而导致非线性霍尔效应。

该研究指出：“由此产生的横向手性电流具有相反的反常速度，因此在空间上被分离到器件的外部臂中。” 这些存在于相反陈数状态中的手性电流也携带具有相反符号的轨道磁化。

操纵拓扑系统中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。这些方法用于抑制不需要的传输，并在具有相反陈数的状态的占据中产生不平衡。这种新方法绕过了对这些外部影响的需求，为控制电子流动提供了一种可能更有效、更不繁琐的方法。

该研究团队认为，这一发现可能对新型电子和自旋电子器件的开发产生重大影响。通过控制电子的手性，有可能创造出更高效、更强大的电子元件。计划进行进一步的研究，以探索这种量子几何驱动的手性费米子阀的全部潜力及其在先进技术中的应用。