في عالم المواد الكمومية، قلّما أثار مركّب قدرًا من الجدل مثل معدن الكاغومي CsV3Sb5. فهذا البلور الطبقّي، الذي تترتّب فيه ذرات الفاناديوم على شبيكة من المثلثات، يُكوّن عند تبريده إلى 94 كلفن موجة كثافة شحنية، وينتقل عند 2.5–3 كلفن إلى حالة التوصيل الفائق. وقد أعطت سنوات من التجارب نتائج متضاربة: فبعض القياسات أشار إلى توصيل فائق تقليدي بفجوة طاقية مفتوحة تمامًا، بينما أشارت قياسات أخرى إلى عُقد تختفي عندها الفجوة.
استخدم باحثون من جامعة أوكاياما، بقيادة الأستاذ المشارك شينجي كاواساكي والأستاذ غو-تشينغ تشنغ، التمدد أحادي المحور لبلورات CsV3Sb5. فبواسطة خلية كهرضغطية مدّوا العيّنة على طول اتجاه واحد، وقاسوا خواصها في الوقت نفسه بطريقة الرنين الرباعي النووي. وقد أظهرت النتائج، المنشورة في Physical Review Letters، أن المادة تمتلك لا حالة واحدة فائقة التوصيل، بل حالتين متقاربتين في الطاقة.
عند التمدد بنسبة 0.9 في المئة، ارتفعت درجة حرارة الانتقال إلى حالة التوصيل الفائق من 3.0 إلى 3.6 كلفن. ومع ذلك بقيت موجة كثافة الشحنة دون تغيّر يُذكر. وخلافًا للضغط الهيدروستاتي، الذي يؤثر في الظاهرتين معًا في آن واحد، يتيح التمدد أحادي المحور التحكم في التوصيل الفائق بصورة مستقلة.
وتحت التمدد الأقصى أظهرت المادة انتقالين واضحين. الأول، عند 3.6 كلفن، قابَل الحالة العُقدية (غير التقليدية)، والثاني، عند 3.0 كلفن، قابَل الحالة الخالية من العُقد (الأكثر تقليدية). وقد ازدادت نسبة المكوّن العُقدي من 10 إلى 26 في المئة. وهكذا، لا يرفع التمدد درجة الحرارة فحسب، بل يزيح أيضًا التوازن بين قناتَي الاقتران.
أتاح الرنين الرباعي النووي النظر إلى المستوى الذري وتمييز هاتين الحالتين عبر البيئة الإلكترونية الموضعية. وهكذا تجد البيانات المتضاربة سابقًا لدى مختلف الفرق تفسيرًا لها: فالحالتان تتعايشان في حالة شبه انطمار، وقد وزنتهما المنهجيات المختلفة بطرق متباينة.
يحوّل هذا الاكتشاف CsV3Sb5 من مصدر للالتباس إلى منظومة نموذجية ملائمة. فبإمكان العلماء الآن دراسة كل قناة اقتران على حدة عبر تشويه الشبيكة. وقد يصبح هذا النهج أداة عامة لفصل التوصيل الفائق عن الأنظمة المرافقة المتنافسة في مواد فائقة التوصيل غير مألوفة أخرى.
ورغم أن درجة حرارة الانتقال في CsV3Sb5 لا تزال منخفضة جدًا للتطبيق العملي، فإن فهم آليات التنافس بين الحالتين يقرّبنا من صنع مواد ذات درجة حرارة أعلى للتوصيل الفائق. وهكذا يفتح تمدد البلور سبيلًا جديدًا للتحكم في الخواص الكمومية.
