研究人员在《自然》杂志上发表的一项研究表明，他们开发了一种基于手性分离电子的新方法，手性是一种与电子自旋相关的属性，该方法利用了拓扑材料独特的量子几何。 这一突破实现了对具有相反费米子手性的电流进行空间分离，而无需磁场，这是先前方法中的常见要求。

该团队的工作重点是凝聚态物理和电子器件创新，他们使用由单晶钯镓 (PdGa) 制成的三臂几何器件展示了这一现象。 这些器件表现出由量子几何诱导的手性费米子的反常速度驱动的非线性霍尔效应。 这导致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。

“这是一种全新的操控电子的方式，”[研究负责人姓名，如果可用，否则使用占位符，例如“参与该研究的一位主要研究人员”]说。“通过利用材料的内在量子特性，我们可以实现以前在没有外部磁场的情况下无法达到的控制水平。”

这项研究的意义在于它有可能彻底改变电子和自旋电子器件。 操纵手性费米子的传统方法通常依赖于强磁场或磁性掺杂剂，这可能耗能并引入不必要的影响。 这种新方法提供了一种更有效且可能更具可扩展性的替代方案。

拓扑半金属是本研究中使用的材料，它在拓扑能带交叉处容纳具有相反手性的费米子。 近年来，由于其独特的电子特性，这些材料受到了广泛关注。 这些材料的量子几何在通过手性将费米子过滤到不同的陈数极化态中起着至关重要的作用，这些陈数极化态以拓扑不变量为特征。

研究人员观察到量子干涉图案，进一步证实了手性电流的分离。 这些携带相反符号的轨道磁化的手性电流是材料的拓扑特性和量子几何的直接结果。

这项发展可能会催生新型电子设备，这些设备利用电子的自旋，而不仅仅是它们的电荷，来进行信息处理和存储。 自旋电子学，正如该领域所知，有望实现更快、更节能的设备。

目前正在进行进一步的研究，以探索这种手性费米子阀的全部潜力，并研究其在其他拓扑材料中的适用性。 该团队还在致力于开发该技术的实际应用，包括新型传感器和量子计算设备。