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结构，根据电子的手性（一种与其自旋相关的性质）来分离电子。这项突破在最近的《自然》杂志上发表，它允许在没有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，而磁场是先前方法中的常见要求。

该团队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。这种特定的排列利用了手性费米子的量子几何诱导反常速度，从而产生非线性霍尔效应。这种效应将具有相反反常速度的横向手性电流在空间上分离到器件的外部臂中。这些手性电流存在于相反的陈数态中，也携带具有相反符号的轨道磁化。

“[首席研究员姓名]，[研究员职称]，[研究机构名称] 表示：“这是一种控制电子流的全新方式。” “通过利用材料的内在量子特性，我们可以根据电子的手性来过滤电子，并将它们导向不同的位置。”

这项研究的意义在于它有可能彻底改变电子和自旋电子器件。传统的操纵手性费米子的方法通常依赖于强磁场或磁性掺杂剂，这可能耗能并引入不必要的影响。这种新方法提供了一种更有效和精确的控制电子流的方式，有可能产生更小、更快、更节能的器件。

拓扑半金属是本实验中使用的一类材料，它在拓扑能带交叉处容纳具有相反手性的费米子。近年来，由于其独特的电子特性和潜在的技术应用，这些材料受到了广泛关注。这些材料的量子几何结构，一种描述电子波函数形状和曲率的概念，在观察到的效应中起着至关重要的作用。

该团队观察到量子干涉图案，证实了具有相反费米子手性的电流的实空间分离。这一观察结果直接证明了他们方法的有效性。

“[合作者姓名]，[合作者职称]，[合作机构名称] 解释说：“在没有磁场的情况下分离手性电流的能力为新型电子设备开辟了令人兴奋的可能性。” “我们设想在量子计算、自旋电子学和传感器等领域中的应用。”

研究人员目前正在努力优化器件设计，并探索具有类似拓扑特性的其他材料。他们相信这种方法可以扩展到其他拓扑材料，为新一代手性电子器件铺平道路。进一步的研究将侧重于了解该方法的局限性，并探索其集成到现有电子技术中的潜力。