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特性，根据电子的手性（一种与其自旋相关的属性）来分离电子。这项发表在《自然》杂志上的突破性成果，无需磁场即可实现具有相反费米子手性的电流的空间分离，有望彻底改变电子器件的设计。

该团队（来源材料中未单独提及成员姓名）通过在三臂几何结构中用单晶 PdGa 制造器件来实现这一目标。这种特定的材料和设计利用了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。具有相反反常速度的横向手性电流随后被空间分离到器件的外部臂中。

据《自然》杂志文章称，参与该研究的一位研究人员表示：“这是一种全新的操控电子的方式。通过利用材料量子几何的固有属性，我们可以根据电子的手性来过滤电子，并将它们导向不同的位置。”

拓扑半金属是本研究中使用的材料类别，在拓扑能带交叉处存在具有相反手性的费米子。传统上，操纵手性费米子输运需要强磁场或磁性掺杂剂来克服不需要的输运效应，并在具有相反陈数的态的占据中产生不平衡。这种新方法绕过了这些要求，提供了一种更有效且可能更节能的方法。

手性电流的分离也导致了具有相反符号的轨道磁化的分离。这为创建新型自旋电子器件开辟了可能性，这些器件利用电子的自旋而不是电荷来存储和处理信息。

这项研究的意义深远，可能会影响更高效、更紧凑的电子器件的开发。在没有磁场的情况下，基于手性控制电子流的能力可能会推动量子计算、传感器和节能电子产品等领域的发展。

目前正在进行进一步的研究，以探索这种量子几何驱动的手性费米子阀的全部潜力，并研究其在其他拓扑材料中的适用性。该团队还在努力扩大器件制造工艺，使其更具商业可行性。