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A chiral fermionic valve driven by quantum geometry
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AI
DOI：10.1038/s41586-025-09864-5.png)
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摘要
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多重拓扑半金属在拓扑能带交叉处宿主具有相反手性的费米子¹–³。拓扑系统中的手性费米子输运通常依赖于强磁场或磁性掺杂剂来抑制平庸输运并创造相反陈数状态的占据不平衡⁴,⁵。在此，我们利用拓扑能带的量子几何⁶,⁷对手性费米子进行滤波，将其分离到不同陈数极化的状态。这实现了实空间中相反费米子手性电流的分离，我们通过观察其在无任何磁场情况下的量子干涉对此进行了演示。采用三臂几何结构制备的单晶PdGa器件表现出由量子几何诱导的手性费米子反常速度⁸,⁹，从而表现出非线性霍尔效应。由此产生的具有相反反常速度的横向手性电流被空间分离到器件的外侧臂中。处于相反陈数状态的手性电流还携带具有相反符号的轨道磁化。这些手性电流的介观相干性促进了其在马赫-曾德尔干涉仪中的量子干涉¹⁰。我们的发现建立了一种手性费米子阀，其具有三个关键特性：利用量子几何将手性费米子空间分离到陈数极化状态，实现可调的电流诱导磁化，并提供了一个利用电流和磁场可控地实现手性准粒子量子干涉的平台。在单晶PdGa中，利用拓扑能带的量子几何，可以在无需磁场的情况下对手性相反的费米子电流进行空间滤波。
Keyword:
chiral fermions
quantum geometry
topological semimetals
Chern-number-polarized states
nonlinear Hall effect
AI总结
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期刊
IF:
48.5
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1.8W
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96.5W
机构
引用论文
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