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结构，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，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，从而可能带来更高效、更紧凑的技术。

该团队（提供的原始材料中未提及成员姓名）使用由单晶钯镓 (PdGa) 制成的三臂设备展示了这种效应。这种材料是一种拓扑半金属，这意味着它具有由其能带结构产生的独特电子特性。这些材料在拓扑能带交叉处容纳具有相反手性的费米子。与先前依赖强磁场或磁性掺杂来控制电子流动的方法不同，这种新方法利用材料的内在量子几何结构，按手性将电子过滤到不同的状态。

根据该研究，量子几何结构会在手性费米子中诱导异常速度，从而导致非线性霍尔效应。这种效应将具有相反异常速度的横向手性电流在空间上分离到设备的外部臂中。这些手性电流存在于相反的陈数状态中，也携带具有相反符号的轨道磁化。还观察到了这些电流的介观相位相干性。

这项研究的意义在于它有可能克服现有自旋电子器件的局限性。自旋电子学利用电子的自旋而不是电荷，具有功耗更低、数据处理速度更高等优点。然而，许多自旋电子器件需要磁场来操纵电子自旋，这可能体积庞大且耗能。这种新方法提供了一种无需磁场即可控制电子手性的方法，从而可能带来更小、更节能的自旋电子器件。

研究人员认为，这一发现可能对未来电子技术的发展产生重大影响。通过利用拓扑材料的量子几何结构，有可能创造出新型电子元件，例如手性滤波器和基于自旋的晶体管，这些元件比目前的器件更高效、更通用。还需要进一步的研究来探索这项技术的全部潜力并开发实际应用。