In de wereld van kwantummaterialen hebben weinig verbindingen zoveel discussie opgeroepen als het kagome-metaal CsV3Sb5. Dit gelaagde kristal met vanadiumatomen op een rooster van driehoeken vormt bij afkoeling tot 94 kelvin een ladingsdichtheidsgolf en gaat bij 2,5–3 kelvin over in een supergeleidende toestand. Jaren van experimenten leverden tegenstrijdige resultaten op: sommige metingen wezen op gewone supergeleiding met een volledig open energiekloof, andere op knopen waar de kloof verdwijnt.
Onderzoekers van de Universiteit van Okayama onder leiding van universitair docent Shinji Kawasaki en professor Guo-qing Zheng pasten uniaxiale rek toe op CsV3Sb5-kristallen. Met behulp van een piëzo-elektrische cel rekten zij het monster langs één richting uit en maten tegelijkertijd de eigenschappen met de methode van kernquadrupoolresonantie. De resultaten, gepubliceerd in Physical Review Letters, toonden aan dat het materiaal niet één, maar twee qua energie dicht bij elkaar liggende supergeleidende toestanden bezit.
Bij een rek van 0,9 procent steeg de overgangstemperatuur naar de supergeleidende toestand van 3,0 naar 3,6 kelvin. Daarbij bleef de ladingsdichtheidsgolf vrijwel onveranderd. Anders dan hydrostatische druk, die beide verschijnselen tegelijk beïnvloedt, maakt uniaxiale rek het mogelijk de supergeleiding onafhankelijk te sturen.
Onder maximale rek vertoonde het materiaal twee duidelijke overgangen. De eerste, bij 3,6 kelvin, kwam overeen met een nodale (niet-conventionele) toestand, de tweede — bij 3,0 kelvin — met een noduloze (meer gewone). Het aandeel van de nodale component nam toe van 10 tot 26 procent. Zo verhoogt rek niet alleen de temperatuur, maar verschuift ook het evenwicht tussen twee paringskanalen.
Kernquadrupoolresonantie maakte het mogelijk op atomair niveau te kijken en deze toestanden te onderscheiden aan de hand van de lokale elektronische omgeving. Eerder tegenstrijdige gegevens van verschillende groepen krijgen nu een verklaring: twee toestanden bestaan vrijwel ontaard naast elkaar, en verschillende methoden wogen ze verschillend.
De ontdekking verandert CsV3Sb5 van een bron van verwarring in een handig modelsysteem. Nu kunnen wetenschappers elk paringskanaal afzonderlijk bestuderen door het rooster te vervormen. Een dergelijke aanpak kan een algemeen instrument worden om supergeleiding en concurrerende ordeningen in andere ongewone supergeleiders te scheiden.
Hoewel de overgangstemperatuur in CsV3Sb5 vooralsnog te laag is voor praktische toepassing, brengt het begrip van de mechanismen achter de concurrentie tussen twee toestanden ons dichter bij de ontwikkeling van materialen met een hogere supergeleidingstemperatuur. Het uitrekken van het kristal opent een nieuwe manier om kwantumeigenschappen te sturen.
