研究人员开发了一种基于手性（一种与其自旋相关的属性）分离电子的新方法，无需磁场。这项突破在最近的《自然》杂志上发表，详细介绍了利用钯镓 (PdGa) 材料中拓扑能带的量子几何来过滤并将具有相反手性的电子引导到不同的路径中。

研究团队（其成员暂未对此发表评论）通过制造三臂几何结构的 PdGa 器件展示了这一现象。这些器件表现出非线性霍尔效应，这是一种电流与施加电压不成正比的现象。这种效应源于量子几何诱导的手性费米子的反常速度，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。

在电子的背景下，手性指的是一种“手性”，其中电子相对于其运动方向可以具有左旋或右旋自旋方向。基于手性分离电子在自旋电子学中具有潜在的应用，自旋电子学旨在利用电子的自旋而不是电荷来开发新的电子设备。操纵手性电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。

这种新方法通过利用 PdGa 中电子能带的内在量子几何来克服这些限制。这种量子几何结构充当过滤器，将具有不同手性的电子引导到不同的通道中。分离的手性电流还携带具有相反符号的轨道磁化强度，进一步增强了自旋电子学应用的潜力。

该团队观察到量子干涉图案，证实了在没有任何磁场的情况下手性电流的分离。这一观察结果直接证明了基于量子几何的手性滤波器的有效性。

专家认为，这一发现可能为更节能、更紧凑的自旋电子器件铺平道路。无需磁场即可操纵手性电子的能力为开发先进的电子元件（如基于自旋的晶体管和存储设备）开辟了新的可能性。

目前正在进行进一步的研究，以探索这项技术的潜力并确定其他表现出类似量子几何特性的材料。该团队还在努力优化器件设计，以提高手性分离的效率，并探索在各种自旋电子器件中的潜在应用。