У світі квантових матеріалів мало сполук викликало стільки суперечок, як кагоме-метал CsV3Sb5. Цей шаруватий кристал з атомами ванадію на ґратці з трикутників при охолодженні до 94 кельвінів утворює хвилю зарядової густини, а при 2,5–3 кельвінах переходить у надпровідний стан. Роки експериментів давали суперечливі результати: одні вимірювання вказували на звичайну надпровідність із повністю відкритою енергетичною щілиною, інші — на вузли, де щілина зникає.
Дослідники з Університету Окаяма під керівництвом доцента Сіндзі Кавасакі та професора Ґо-ціна Чжена застосували одновісне розтягування кристалів CsV3Sb5. За допомогою п'єзоелектричної комірки вони розтягували зразок уздовж одного напрямку й одночасно вимірювали властивості методом ядерного квадрупольного резонансу. Результати, опубліковані в Physical Review Letters, показали, що матеріал має не один, а два близькі за енергією надпровідні стани.
При розтягуванні на 0,9 відсотка температура переходу в надпровідний стан зросла з 3,0 до 3,6 кельвіна. Водночас хвиля зарядової густини залишилася практично незмінною. На відміну від гідростатичного тиску, який впливає на обидва явища одночасно, одновісне розтягування дає змогу керувати надпровідністю незалежно.
Під максимальним розтягуванням матеріал демонстрував два чіткі переходи. Перший, при 3,6 кельвіна, відповідав вузловому (неконвенційному) стану, другий — при 3,0 кельвіна — безвузловому (більш звичайному). Частка вузлового компонента збільшилася з 10 до 26 відсотків. Отже, розтягування не лише підвищує температуру, а й зсуває баланс між двома каналами спарювання.
Ядерний квадрупольний резонанс дав змогу зазирнути на атомний рівень і розрізнити ці стани за локальним електронним середовищем. Раніше суперечливі дані різних груп тепер отримують пояснення: два стани співіснують майже вироджено, і різні методики по-різному їх зважували.
Відкриття перетворює CsV3Sb5 із джерела плутанини на зручну модельну систему. Тепер учені можуть окремо вивчати кожен канал спарювання, деформуючи ґратку. Такий підхід може стати загальним інструментом для розділення надпровідності та конкуруючих порядків в інших незвичайних надпровідниках.
Хоча температура переходу в CsV3Sb5 поки що надто низька для практичного застосування, розуміння механізмів конкуренції двох станів наближає нас до створення матеріалів із вищою температурою надпровідності. Розтягування кристала відкриває новий спосіб керування квантовими властивостями.
