W świecie materiałów kwantowych niewiele związków wzbudziło tyle sporów co metal kagome CsV3Sb5. Ten warstwowy kryształ z atomami wanadu na sieci z trójkątów podczas chłodzenia do 94 kelwinów tworzy falę gęstości ładunku, a przy 2,5–3 kelwinach przechodzi w stan nadprzewodzący. Lata eksperymentów dawały sprzeczne wyniki: jedne pomiary wskazywały na zwykłe nadprzewodnictwo z całkowicie otwartą przerwą energetyczną, inne — na węzły, w których przerwa zanika.
Badacze z Uniwersytetu Okayama pod kierownictwem adiunkta Shinjiego Kawasaki i profesora Guo-Qinga Zhenga zastosowali jednoosiowe rozciąganie kryształów CsV3Sb5. Za pomocą ogniwa piezoelektrycznego rozciągali próbkę wzdłuż jednego kierunku i jednocześnie mierzyli właściwości metodą jądrowego rezonansu kwadrupolowego. Wyniki opublikowane w Physical Review Letters pokazały, że materiał ma nie jeden, lecz dwa bliskie energetycznie stany nadprzewodzące.
Przy rozciąganiu o 0,9 procent temperatura przejścia w stan nadprzewodzący wzrosła z 3,0 do 3,6 kelwina. Jednocześnie fala gęstości ładunku pozostała praktycznie niezmieniona. W przeciwieństwie do ciśnienia hydrostatycznego, które wpływa na oba zjawiska jednocześnie, jednoosiowe rozciąganie pozwala sterować nadprzewodnictwem niezależnie.
Pod maksymalnym rozciąganiem materiał wykazywał dwa wyraźne przejścia. Pierwsze, przy 3,6 kelwina, odpowiadało stanowi węzłowemu (niekonwencjonalnemu), drugie — przy 3,0 kelwina — bezwęzłowemu (bardziej zwykłemu). Udział składnika węzłowego wzrósł z 10 do 26 procent. Rozciąganie zatem nie tylko podnosi temperaturę, ale także przesuwa równowagę między dwoma kanałami parowania.
Jądrowy rezonans kwadrupolowy pozwolił zajrzeć na poziom atomowy i rozróżnić te stany na podstawie lokalnego środowiska elektronowego. Wcześniejsze sprzeczne dane różnych grup znajdują teraz wyjaśnienie: dwa stany współistnieją niemal degeneracyjnie, a różne metody odmiennie je ważyły.
Odkrycie zamienia CsV3Sb5 ze źródła zamieszania w wygodny układ modelowy. Teraz naukowcy mogą osobno badać każdy kanał parowania, deformując sieć. Takie podejście może stać się ogólnym narzędziem do rozdzielania nadprzewodnictwa i konkurujących porządków w innych niezwykłych nadprzewodnikach.
Choć temperatura przejścia w CsV3Sb5 jest na razie zbyt niska do praktycznego zastosowania, zrozumienie mechanizmów konkurencji dwóch stanów przybliża nas do tworzenia materiałów o wyższej temperaturze nadprzewodnictwa. Rozciąganie kryształu otwiera nowy sposób sterowania właściwościami kwantowymi.
