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。这项突破在最近的《自然》杂志上发表，它允许在不需要磁场的情况下，对具有相反费米子手性的电流进行空间分离，从而可能彻底改变电子器件的设计。

该团队（摘要中未提及成员姓名）通过在三臂几何结构中，用单晶 PdGa 制造器件来实现这一目标。这种特定的几何结构利用了量子几何诱导的手性费米子的反常速度，从而导致非线性霍尔效应。由此产生的横向手性电流具有相反的反常速度，然后被空间分离到器件的外部臂中。

摘要中包含的一份声明称：“这项研究证明了基于电子的内在量子特性来操纵电子的可能性，为先进电子器件开辟了新的途径。”

这项研究的意义在于它摆脱了传统的手性分离方法，这些方法通常依赖于强磁场或磁性掺杂剂。这些方法由于其能源消耗和对器件性能的潜在干扰而受到限制。这种利用量子几何的新方法，提供了一种更节能且可能更精确的控制电子流动的方式。

拓扑半金属是本实验中使用的材料，其特征在于独特的电子能带结构，具有能带交叉的点。这些交叉点容纳了具有相反手性的费米子。这些能带的量子几何在通过手性将费米子过滤到不同的陈数极化态中起着至关重要的作用，这对于分离过程至关重要。

该团队观察到这些分离的手性电流的量子干涉，进一步证实了他们方法的有效性。这一观察是在没有任何磁场的情况下进行的，突出了创造更高效、更节能的电子器件的潜力。

这项研究的意义扩展到包括自旋电子学和量子计算在内的各个领域。控制和操纵手性电流的能力可能导致开发具有增强功能的新型电子器件。进一步的研究将侧重于优化器件设计，并探索其他拓扑材料，以提高分离效率并扩大应用范围。