카고메 금속 CsV3Sb5 늘리면 두 초전도 상태 분리된다, 연구 결과

Phys.org 보도에 따르면 카고메 금속 CsV3Sb5는 약 94 K에서 전하 밀도파 질서(전자의 파동 같은 패턴)를 형성한 뒤 약 2.5 K에서 초전도체가 된다. 이 물질에 대한 실험들은 초전도 갭이 전통적인지 아니면 노드를 포함하는지에 대해 상충하는 견해를 제시해 왔다고 이 보도는 전했다. 초전도가 어떻게 형성되는지 아는 것은 더 나은 초전도 물질을 찾는 데 도움이 될 수 있다고 보도는 전했다.

Phys.org에 따르면 가와사키 신지 부교수가 이끌고 정궈칭 교수와 공동 연구한 연구팀은 in situ 일축 변형(결정의 한 방향으로 늘리는 것)과 핵사중극자 공명 측정을 사용해 CsV3Sb5를 조사했다. 두 연구자는 일본 오카야마 대학 물리학과 소속이다. 이 연구는 2026년 8월 28일 학술지 《피지컬 리뷰 레터스》에 게재됐다고 보도는 전했다.

보도에 따르면 연구진은 맞춤형 압전 구동식 변형 셀을 사용해 고품질 단결정을 하나의 결정학적 방향으로 변형하면서 초전도 전이와 국소 전자적 특성을 모니터링했다. 그들은 결정을 압축하는 대신 늘리는 것이 초전도 전이 온도를 상당히 높인다는 것을 발견했다: 변형이 없는 상태에서 전이는 약 3.0 K에서 시작했고, +0.90%의 인장 변형은 이를 3.6 K로 높였다. 전하 밀도파는 변형 아래에서 본질적으로 변하지 않았으며, 이는 초전도가 물질의 기존 전하 질서와 독립적으로 조정될 수 있음을 보여준다고 보도는 전했다.

보도에 따르면 가장 큰 인장 변형 아래에서 이 물질은 두 번의 초전도 전이를 겪었다. 첫 번째는 3.6 K에서 일어났고 노드 초전도 상태(특정 방향에서 초전도 갭이 0으로 떨어지는 상태)와 관련됐으며, 두 번째 전이는 3.0 K에서 나타나 무노드 상태를 보였다. 이 발견은 주변 조건에서 거의 축퇴된(에너지가 비슷한) 두 개의 뚜렷한 초전도 상태가 변형이 가해질 때 분리될 수 있음을 보여주며, 이전 실험들이 서로 다른 결론에 도달한 이유를 설명하는 데 도움이 된다고 보도는 전했다.

“수년 동안 CsV3Sb5에 대한 서로 다른 측정들은 겉보기에 서로 다른 초전도 상태를 가리켜 왔습니다”라고 가와사키는 말했다. “우리의 결과는 이 상태들이 공존할 수 있고 일축 변형이 이들을 분리할 수 있음을 보여주며, 각 상태를 연구할 직접적인 방법을 제공합니다.” 가와사키는 또한 말했다: “변형은 이 물질에서 독립적인 제어 손잡이를 제공합니다—이는 벌크 전하 밀도파를 바꾸지 않으면서 초전도를 향상시킵니다.”

보도에 따르면 연구진은 비전통적인 노드 성분이 인장 변형 아래에서 더 강해져, 변형이 없는 상태에서 10%의 기여도에서 +0.90% 변형에서 약 26%로 증가한다는 것을 추가로 발견했다. 보도는 정수압은 주로 전하 질서에 대한 효과를 통해 초전도를 변화시키는 반면, 이 결과는 일축 변형이 경쟁하는 배경 상태를 견고하게 남겨둔 채 초전도 페어링 채널을 선택적으로 강화할 수 있음을 보여준다고 전했다. 보도는 이 접근법이 CsV3Sb5를 넘어 유용할 수 있다고 전했다.