Кристалл CsV3Sb5 перешёл в два различных сверхпроводящих состояния после растяжения менее чем на 1%. Одновременно температура начала сверхпроводимости повысилась, тогда как другой тип электронного порядка внутри материала почти не изменился. Результаты эксперимента помогают объяснить противоречивые данные о свойствах этого необычного соединения.
CsV3Sb5 относится к кагомным металлам — материалам, в которых атомы образуют сеть взаимосвязанных треугольников. Такая структура способна порождать несколько конкурирующих квантовых состояний. При температуре около 94 кельвинов (−290 °F) в кристалле возникает волна зарядовой плотности, то есть периодическое перераспределение электронного заряда, а примерно при 2,5 кельвина (−455 °F) он становится сверхпроводником.
Исследователи давно спорят о характере сверхпроводимости CsV3Sb5. Одни эксперименты указывали на полностью открытую сверхпроводящую щель — энергетический интервал, связанный с образованием электронных пар, — другие обнаруживали узлы, где эта щель обращается в ноль. Чтобы разделить влияние разных состояний, команда под руководством доцента Синдзи Кавасаки и профессора Го-цина Чжэна из японского Университета Окаямы воздействовала на кристаллы направленной деформацией.
Для растяжения и сжатия образцов вдоль одного кристаллографического направления учёные использовали изготовленную ими пьезоэлектрическую ячейку. Свойства материала при низкой температуре контролировали методом ядерного квадрупольного резонанса. При растяжении на +0,90% температура перехода в сверхпроводящее состояние увеличилась с примерно 3,0 до 3,6 кельвина (с −454 до −453 °F), тогда как сжатие такого эффекта не дало.
При этом волна зарядовой плотности практически сохранилась без изменений. В отличие от всестороннего давления, которое может влиять на сверхпроводимость через изменение зарядового порядка, одноосная деформация позволила усилить сверхпроводящие свойства, почти не затрагивая уже существующее состояние.
При максимальном растяжении приборы зафиксировали два отдельных перехода. Состояние с переходом при 3,6 кельвина оказалось узловым, а второе, возникавшее при 3,0 кельвина, — безузловым. По данным команды, в обычных условиях эти состояния почти вырождены, то есть обладают очень близкими энергиями, а деформация разделяет их.
Растяжение также увеличило предполагаемый вклад узловой компоненты: примерно с 10% без нагрузки до 26% при деформации +0,90%. «В течение многих лет разные измерения CsV3Sb5 указывали на, казалось бы, различные сверхпроводящие состояния. Наши результаты показывают, что эти состояния могут сосуществовать, а одноосная деформация способна разделить их, предоставляя прямой способ изучать каждое из них», — сказал профессор Кавасаки.
«Деформация даёт нам независимый инструмент управления этим материалом: она усиливает сверхпроводимость, не изменяя объёмную волну зарядовой плотности», — отметил Кавасаки. Авторы считают, что такой подход можно применять и к другим необычным сверхпроводникам, включая железосодержащие материалы и тяжёлые фермионные системы. Исследование опубликовано 28 августа 2026 года в журнале Physical Review Letters, сообщает SciTechDaily.