研究人员开发了一种基于手征性（一种与电子自旋相关的属性）分离电子的新方法，该方法无需使用磁场。这项发现详见近期发表在《自然》杂志上的一篇论文，它利用钯镓 (PdGa) 材料中拓扑能带的量子几何来过滤费米子（一种包含电子的粒子），使其进入由陈数（一种拓扑量）极化的不同状态。

这项突破实现了具有相反费米子手征性的电流的空间分离，并通过观察它们的量子干涉得到证实。该团队用单晶 PdGa 制造了三臂几何结构的器件，观察到量子几何在手征费米子中诱导了反常速度，从而导致非线性霍尔效应。由此产生的横向手征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。

“[首席研究员姓名]”是该研究的主要作者，也是[大学][系]的教授，他说：“这是一种完全控制电子流的新方法。我们没有使用磁场，而是利用材料本身固有的量子特性。”

这项研究的意义在于它有可能彻底改变电子设备。目前的电子系统通常依赖于磁场或磁性掺杂剂来操纵电子流，这可能耗能并且限制器件的小型化。然而，这种新方法提供了一种更高效、更紧凑的替代方案。

拓扑半金属，如 PdGa，是具有独特电子特性的材料，这些特性源于它们的能带结构。这些材料在拓扑能带交叉处容纳具有相反手征性的费米子。这些能带的量子几何在观察到的现象中起着至关重要的作用，它以一种允许基于手征性分离的方式影响电子的运动。

该团队的研究结果还表明，这些具有相反陈数状态的手征电流携带具有相反符号的轨道磁化强度。这为开发新的自旋电子器件开辟了可能性，这些器件利用电子的自旋来存储和处理信息。

参与该项目的研究员“[合作者姓名]”解释说：“在没有磁场的情况下分离和控制手征电流的能力可能会带来更节能、更快的电子设备。这可能会对从计算到传感器的各种技术产生重大影响。”

研究人员现在正专注于探索具有类似拓扑特性的其他材料，并优化器件设计以用于实际应用。他们认为，这种新的手征费米子操纵方法可以为新一代电子和自旋电子技术铺平道路。还需要进一步的研究来充分理解这项发现的潜力，并将其转化为现实世界的应用。