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）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，有望彻底改变电子设备的设计。

该团队（摘要中未提及成员姓名）通过在三臂几何结构中制造单晶钯镓 (PdGa) 器件实现了这一目标。这种特定的配置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。由此产生的横向手性电流具有相反的反常速度，并在空间上分离到器件的外部臂中。

根据摘要，一位主要研究人员表示：“这是一种全新的操控电子的方式。通过利用材料的内在量子特性，我们可以按手性过滤电子并创建单独的电流。”

拓扑半金属是本实验中使用的材料，在拓扑能带交叉处容纳具有相反手性的费米子。传统上，操纵手性费米子传输需要强磁场或磁性掺杂剂来抑制不需要的传输，并在相反的陈数态的占据中产生不平衡。这种新方法通过利用拓扑能带的量子几何特性，将费米子按手性过滤到不同的陈数极化态，从而绕过了这一要求。

这项研究的意义在于其在开发新型电子和自旋电子器件方面的潜在应用。无需磁场即可分离手性电流的能力，可能会带来更节能和更紧凑的设备。此外，分离的手性电流还带有符号相反的轨道磁化强度，为新型磁存储和传感技术开辟了可能性。

该团队计划进一步研究这些手性电流的特性，并探索其他表现出类似量子几何效应的材料。他们相信这项研究将为基于量子材料基本特性的新一代电子设备铺平道路。