Kuantum malzemeler dünyasında çok az bileşik CsV3Sb5 kagome metalı kadar tartışmaya yol açmıştır. Üçgenlerden oluşan bir örgü üzerinde vanadyum atomları bulunan bu katmanlı kristal, 94 kelvine kadar soğutulduğunda bir yük yoğunluğu dalgası oluşturur ve 2,5–3 kelvin arasında süperiletken duruma geçer. Yıllarca süren deneyler çelişkili sonuçlar vermişti: bazı ölçümler tamamen açık bir enerji aralığına sahip olağan süperiletkenliğe işaret ederken, diğerleri aralığın kaybolduğu düğümlere işaret ediyordu.
Okayama Üniversitesi'nden Doçent Shinji Kawasaki ve Profesör Guo-qing Zheng yönetimindeki araştırmacılar, CsV3Sb5 kristallerine tek eksenli gerilme uyguladı. Piezoelektrik bir hücre yardımıyla numuneyi tek bir yön boyunca gererken, aynı zamanda nükleer kuadrupol rezonans yöntemiyle özelliklerini ölçtüler. Physical Review Letters'ta yayımlanan sonuçlar, malzemenin enerji bakımından birbirine yakın bir değil iki süperiletken duruma sahip olduğunu gösterdi.
Yüzde 0,9 oranında gerilme altında süperiletken duruma geçiş sıcaklığı 3,0 kelvinden 3,6 kelvine yükseldi. Buna karşın yük yoğunluğu dalgası neredeyse hiç değişmedi. Her iki olguyu aynı anda etkileyen hidrostatik basıncın aksine, tek eksenli gerilme süperiletkenliğin bağımsız olarak kontrol edilmesini sağlıyor.
Maksimum gerilme altında malzeme iki belirgin geçiş sergiledi. 3,6 kelvindeki ilki düğümlü (konvansiyonel olmayan) duruma, 3,0 kelvindeki ikincisi ise düğümsüz (daha olağan) duruma karşılık geliyordu. Düğümlü bileşenin oranı yüzde 10'den yüzde 26'a yükseldi. Böylece gerilme yalnızca sıcaklığı artırmakla kalmıyor, aynı zamanda iki eşleşme kanalı arasındaki dengeyi de kaydırıyor.
Nükleer kuadrupol rezonans, atom düzeyine bakmayı ve bu durumları yerel elektronik ortama göre ayırt etmeyi mümkün kıldı. Farklı grupların daha önce çelişkili olan verileri artık bir açıklamaya kavuşuyor: iki durum neredeyse yozlaşmış biçimde bir arada var oluyor ve farklı yöntemler onları farklı biçimde ağırlıklandırıyordu.
Bu keşif, CsV3Sb5'i bir kafa karışıklığı kaynağı olmaktan çıkarıp kullanışlı bir model sistem haline getiriyor. Artık bilim insanları örgüyü deforme ederek her eşleşme kanalını ayrı ayrı inceleyebilir. Böyle bir yaklaşım, diğer olağandışı süperiletkenlerde süperiletkenliği ve rekabet eden düzenleri birbirinden ayırmak için genel bir araç haline gelebilir.
CsV3Sb5'te geçiş sıcaklığı pratik uygulama için henüz çok düşük olsa da, iki durum arasındaki rekabetin mekanizmalarını anlamak bizi daha yüksek süperiletkenlik sıcaklığına sahip malzemeler yaratmaya yaklaştırıyor. Kristalin gerilmesi, kuantum özelliklerini kontrol etmenin yeni bir yolunu açıyor.
