研究人员开发了一种无需磁场，即可根据电子的手性（一种与其自旋相关的属性）分离电子的新方法。这项突破在最近一期的《自然》杂志上详细介绍，它利用钯镓 (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），使其进入由陈数（一种拓扑量）极化的不同状态。

该团队本周发表了他们的研究成果，通过观察量子干涉，展示了具有相反费米手性的电流的真实空间分离。这是通过使用由单晶 PdGa 制成的三臂几何形状的器件实现的。这种独特的设计允许利用量子几何诱导的手性费米子的反常速度，从而产生非线性霍尔效应。

“这是一种控制电子的全新方法，”该研究的主要作者[发言人姓名]博士说。“我们没有使用磁场，而是使用了材料本身的内在量子特性。”

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。操纵手性费米子传输的传统方法通常依赖于高磁场或磁性掺杂剂，这可能耗能并引入不必要的复杂性。这种新方法提供了一种更高效且可能更紧凑的替代方案。

该团队的发现建立在先前对多重拓扑半金属的研究之上，这些半金属在拓扑能带交叉处容纳具有相反手性的费米子。这些材料因其在先进电子产品中的潜在应用而备受关注。研究人员发现，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状态的手性电流也携带具有相反符号的轨道磁化。通过量子干涉观察到这些状态的介观相位相干性。

“无需磁场即可分离手性电流，为设计新型电子设备开辟了令人兴奋的可能性，”熟悉这项研究的凝聚态物理学家[另一位研究人员或专家]博士解释说。“它可能会带来更节能、更快速的设备。”

这项研究由[资金来源]资助。该团队目前正在研究这项技术在各种电子设备中的潜在应用，包括传感器和量子计算组件。他们还在研究其他表现出类似量子几何特性的材料。接下来的步骤包括优化器件设计并探索该技术用于大规模生产的可扩展性。