研究人员开发了一种基于拓扑材料独特量子几何学的新方法，用于分离具有手性的电子。手性是一种与电子自旋相关的属性。这项突破在最近的《自然》杂志上发表，详细介绍了如何在不需要磁场的情况下实现具有相反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。

该团队专注于凝聚态物理和电子设备，他们利用由单晶PdGa制成的三臂器件实现了这一目标。这种材料表现出独特的量子几何诱导的手性费米子反常速度，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，并在空间上分离到器件的外部臂中。

“这是一种控制电子流的全新方法，”[如果有名，则使用主要研究人员姓名，否则使用“参与该研究的研究人员”]解释说。“通过利用材料的量子几何学，我们可以按手性过滤电子，并将它们导向不同的位置。”

传统的操纵手性费米子传输的方法通常依赖于强磁场或磁性掺杂剂来抑制不需要的传输，并在具有相反陈数（一种拓扑不变量）的状态的占据中产生不平衡。这种新方法消除了对这些外部影响的需求，提供了一种更高效且可能更小型化的解决方案。

这项研究的意义在于其在自旋电子学中的潜在应用。自旋电子学是一个利用电子的自旋而不是电荷来携带信息的领域。分离具有相反自旋的电子的能力可能会导致开发出具有增强性能和降低能耗的新型电子设备。此外，空间分离的手性电流也携带具有相反符号的轨道磁化，为新型磁性设备开辟了道路。

拓扑半金属是本实验中使用的一类材料，其特征在于具有拓扑能带交叉的独特电子能带结构，其中存在具有相反手性的费米子。近年来，由于它们在实现新型电子和自旋电子现象方面的潜力，这些材料受到了广泛关注。

该团队计划进一步研究这些手性电流的特性，并探索其构建新型电子设备的潜力。他们还旨在寻找其他表现出类似量子几何特性的材料，从而可能扩大该技术的应用范围。这项研究得到了[如果有名，则使用资金来源]的支持。