研究人员在《自然》杂志上发表的一项新研究表明，他们开发了一种基于手性分离电子的新方法，手性是一种与电子自旋相关的属性，该方法利用了拓扑材料独特的量子几何特性。这项突破实现了对具有相反费米子手性的电流进行空间分离，而无需磁场，有可能彻底改变电子设备的设计。

研究小组（摘要中未提及成员姓名）用单晶钯镓 (PdGa) 制造了三臂几何结构的器件。这些器件表现出非线性霍尔效应，证明了手性费米子的量子几何诱导反常速度。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。

根据研究摘要，一位主要研究人员表示：“这是一种全新的操控电子的方式”，但未指明具体的研究人员。“通过利用材料的量子几何特性，我们可以按手性过滤电子，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，它在拓扑能带交叉处容纳具有相反手性的费米子。传统上，操控手性费米子输运需要强磁场或磁性掺杂剂来抑制不需要的输运，并在相反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固有的量子几何特性绕过了这些要求。

手性电流的空间分离也导致了具有相反符号的轨道磁化的分离，为新型自旋电子器件开辟了可能性。自旋电子学利用电子的自旋以及电荷来创建更高效、更通用的电子元件。

该团队观察到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。在此过程中没有磁场是一个显著的优势，因为磁场的产生和维持可能既麻烦又耗能。

这项研究的意义扩展到各个领域，包括量子计算和先进的传感器技术。通过控制手性电子的流动，研究人员有可能创造出更高效、更强大的量子器件。

计划进行进一步的研究，以探索这种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。该团队认为，这一发现可能为利用手性费米子独特性能的新一代电子设备铺平道路。