Dehnung des Kagome-Metalls CsV3Sb5 trennt zwei supraleitende Zustände, berichtet Studie

Das Kagome-Metall CsV3Sb5 bildet bei etwa 94 K eine Ladungsdichtewellenordnung aus (ein wellenartiges Muster in seinen Elektronen) und wird dann bei etwa 2,5 K supraleitend, heißt es in einem Bericht von Phys.org. Experimente mit dem Material hätten widersprüchliche Ansichten darüber geliefert, ob seine supraleitende Energielücke konventionell sei oder Knoten enthalte, so der Bericht. Zu wissen, wie Supraleitung entsteht, könne die Suche nach besseren supraleitenden Materialien leiten, heißt es in dem Bericht.

Ein Forschungsteam unter der Leitung von Associate Professor Shinji Kawasaki, das mit Professor Guo-qing Zheng zusammenarbeitete, untersuchte CsV3Sb5 mithilfe einachsiger Dehnung in situ (Streckung entlang einer Kristallrichtung) und Messungen der Kernquadrupolresonanz, berichtete Phys.org. Beide Forschenden stammen aus dem Fachbereich Physik der Universität Okayama in Japan. Die Studie wurde laut dem Bericht am 28. August 2026 in der Zeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht.

Laut dem Bericht dehnten die Forschenden hochwertige Einkristalle entlang einer kristallografischen Richtung mit einer eigens angefertigten piezoelektrisch angetriebenen Dehnungszelle, während sie den supraleitenden Übergang und lokale elektronische Eigenschaften überwachten. Sie fanden heraus, dass das Dehnen des Kristalls – statt ihn zu stauchen – die supraleitende Übergangstemperatur deutlich erhöhte: Bei Null-Dehnung begann der Übergang bei etwa 3,0 K, und eine Zugdehnung von +0,90 % hob sie auf 3,6 K an. Die Ladungsdichtewelle blieb unter Dehnung im Wesentlichen unverändert, was laut dem Bericht zeigte, dass die Supraleitung unabhängig von der bestehenden Ladungsordnung des Materials eingestellt werden konnte.

Unter der größten Zugdehnung durchlief das Material laut dem Bericht zwei supraleitende Übergänge. Der erste trat bei 3,6 K auf und war mit einem nodalen supraleitenden Zustand verbunden (einem, dessen supraleitende Energielücke in bestimmten Richtungen auf null fällt), während ein zweiter Übergang bei 3,0 K erschien und einen knotenlosen Zustand zeigte. Die Ergebnisse deuteten darauf hin, dass zwei verschiedene supraleitende Zustände, die unter Umgebungsbedingungen nahezu entartet sind (energetisch dicht beieinanderliegen), sich trennen können, wenn Dehnung angelegt wird, was laut dem Bericht hilft zu erklären, warum frühere Experimente zu unterschiedlichen Schlussfolgerungen gelangten.

„Seit Jahren deuten verschiedene Messungen von CsV3Sb5 auf scheinbar unterschiedliche supraleitende Zustände hin“, sagte Kawasaki. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass diese Zustände koexistieren können und dass einachsige Dehnung sie trennen kann, was uns eine direkte Möglichkeit gibt, jeden Zustand zu untersuchen.“ Kawasaki sagte außerdem: „Dehnung gibt uns in diesem Material eine unabhängige Stellschraube – sie verstärkt die Supraleitung, ohne die Ladungsdichtewelle im Volumen zu verändern.“

Die Forschenden fanden außerdem heraus, dass die unkonventionelle nodale Komponente unter Zugdehnung stärker wird und laut dem Bericht von einem Anteil von 10 % bei Null-Dehnung auf etwa 26 % bei +0,90 % Dehnung zunimmt. Der Bericht stellte fest, dass hydrostatischer Druck die Supraleitung weitgehend über seine Wirkung auf die Ladungsordnung verändert, während die Ergebnisse zeigen, dass einachsige Dehnung einen supraleitenden Paarungskanal selektiv verstärken kann und der konkurrierende Hintergrundzustand robust bleibt. Laut dem Bericht könnte der Ansatz über CsV3Sb5 hinaus nützlich sein.