Dans le monde des matériaux quantiques, peu de composés ont suscité autant de controverses que le métal kagome CsV3Sb5. Ce cristal lamellaire, dont les atomes de vanadium forment un réseau de triangles, forme une onde de densité de charge lorsqu'il est refroidi à 94 kelvins, et passe à l'état supraconducteur entre 2,5 et 3 kelvins. Des années d'expériences ont donné des résultats contradictoires : certaines mesures indiquaient une supraconductivité conventionnelle avec une bande d'énergie entièrement ouverte, d'autres révélaient des nœuds où la bande disparaît.
Des chercheurs de l'université d'Okayama, dirigés par le professeur adjoint Shinji Kawasaki et le professeur Guo-qing Zheng, ont appliqué une déformation uniaxiale à des cristaux de CsV3Sb5. À l'aide d'une cellule piézoélectrique, ils étiraient l'échantillon selon une seule direction tout en mesurant simultanément ses propriétés par résonance quadrupolaire nucléaire. Les résultats, publiés dans Physical Review Letters, ont montré que le matériau possède non pas un, mais deux états supraconducteurs proches en énergie.
Sous une déformation de 0,9 pour cent, la température de transition vers l'état supraconducteur est passée de 3,0 à 3,6 kelvins. L'onde de densité de charge, quant à elle, est restée pratiquement inchangée. Contrairement à la pression hydrostatique, qui influe simultanément sur les deux phénomènes, la déformation uniaxiale permet de contrôler la supraconductivité indépendamment.
Sous la déformation maximale, le matériau présentait deux transitions bien distinctes. La première, à 3,6 kelvins, correspondait à un état nodulaire (non conventionnel), la seconde, à 3,0 kelvins, à un état sans nœuds (plus conventionnel). La proportion de la composante nodulaire est passée de 10 à 26 pour cent. Ainsi, la déformation ne se contente pas d'élever la température : elle déplace aussi l'équilibre entre les deux canaux d'appariement.
La résonance quadrupolaire nucléaire a permis de sonder le niveau atomique et de distinguer ces états par leur environnement électronique local. Les données contradictoires obtenues auparavant par différentes équipes trouvent désormais une explication : les deux états coexistent de manière quasi dégénérée, et les différentes méthodes les pondéraient différemment.
Cette découverte fait passer CsV3Sb5 du statut de source de confusion à celui de système modèle commode. Les scientifiques peuvent désormais étudier séparément chaque canal d'appariement en déformant le réseau. Une telle approche pourrait devenir un outil général pour dissocier la supraconductivité et les ordres concurrents dans d'autres supraconducteurs inhabituels.
Bien que la température de transition de CsV3Sb5 soit encore trop basse pour une application pratique, la compréhension des mécanismes de concurrence entre les deux états nous rapproche de la création de matériaux à température de supraconductivité plus élevée. La déformation du cristal ouvre une nouvelle voie pour contrôler les propriétés quantiques.
