研究人员开发了一种基于拓扑材料独特的量子几何学，分离电子手性的新方法。手性是与电子自旋相关的一种属性。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，从而可能彻底改变电子设备的设计。

该团队（其隶属关系暂未公布）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。这种特定的材料和配置利用了量子几何学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在空间上分离到器件的外部臂中。

“这是一种全新的操控电子的方式，”该研究的一位主要研究人员说。“通过利用材料量子几何学的固有属性，我们可以按手性过滤电子，并将它们导向不同的位置。”

这项研究的意义在于它摆脱了传统的手性分离方法，传统方法通常依赖于强磁场或磁性掺杂剂。这些方法可能耗能巨大，并给电子系统带来不必要的复杂性。新方法提供了一种更高效且可能更具可扩展性的替代方案。

像 PdGa 这样的拓扑材料，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具有手性费米子，这意味着电子的行为就像它们具有明确的“手性”。这些能带的量子几何学在影响这些手性费米子的运动方面起着至关重要的作用。

分离的手性电流也带有符号相反的轨道磁化强度，为自旋电子器件开辟了可能性，自旋电子器件利用电子的自旋进行信息处理和存储。这可能会导致开发出更节能、更快速的电子设备。

虽然这项研究仍处于早期阶段，但其影响是深远的。在没有磁场的情况下控制和操纵手性电流的能力可能会推动量子计算、传感器和其他电子应用等各个领域的进步。该团队目前正在研究其他材料和器件几何结构，以进一步优化手性分离过程并探索潜在的应用。