Stirando un cristallo di CsV₃Sb₅ dello 0,90%, un gruppo di ricerca ha osservato due distinti stati superconduttori e ha portato la temperatura di transizione da circa 3,0 a 3,6 kelvin. I risultati, pubblicati il 28 agosto 2026 su Physical Review Letters, suggeriscono che i due stati abbiano energie molto simili in condizioni normali e che la deformazione possa separarli, aiutando a spiegare perché gli esperimenti precedenti avessero descritto proprietà diverse del materiale.
La ricerca è stata condotta da un gruppo dell’Università di Okayama, in Giappone, guidato dal professore associato Shinji Kawasaki e dal professor Guo-qing Zheng. I ricercatori hanno applicato una deformazione controllata a cristalli di alta qualità, stirandoli o comprimendoli lungo una direzione cristallografica. Per farlo hanno usato una cella piezoelettrica, un dispositivo che cambia forma quando riceve una tensione elettrica, e hanno seguito le transizioni e le proprietà elettroniche locali con misure di risonanza quadrupolare nucleare.
CsV₃Sb₅ appartiene ai cosiddetti metalli kagome, materiali in cui gli atomi formano una rete di triangoli interconnessi. Questa geometria può favorire comportamenti elettronici insoliti e diversi tipi di ordine quantistico. A circa 94 kelvin, pari a −179 °C, il materiale sviluppa un’onda di densità di carica: una disposizione periodica della carica degli elettroni. A temperature molto più basse, intorno a 2,5 kelvin (−271 °C), diventa superconduttore, cioè conduce corrente senza resistenza.
Il rapporto tra questi due fenomeni è ancora oggetto di studio. Una delle questioni riguarda il gap superconduttore, l’intervallo energetico legato all’accoppiamento degli elettroni: alcune misure indicano che resta aperto in tutta la struttura elettronica, mentre altre suggeriscono la presenza di nodi, punti in cui il gap si annulla. Le due possibilità corrispondono a caratteristiche diverse dello stato superconduttore.
Nell’esperimento, la trazione ha fatto salire la temperatura di transizione da circa 3,0 kelvin (−270 °C), senza deformazione, a 3,6 kelvin (−269,6 °C), con uno stiramento dello 0,90%. La compressione non ha prodotto lo stesso aumento. L’onda di densità di carica è invece rimasta sostanzialmente invariata. In questo modo, la deformazione uniaxiale — applicata lungo una sola direzione — ha permesso di modificare la superconduttività senza alterare in modo significativo l’ordine di carica. È un risultato diverso da quello che può accadere applicando una pressione uniforme, capace di influenzare entrambi i fenomeni.
Alla massima trazione, le misure hanno rivelato due transizioni superconduttrici: una a 3,6 kelvin, associata a uno stato con nodi, e una a 3,0 kelvin, associata a uno stato senza nodi. I dati forniscono evidenze di due stati quasi degeneri, cioè con energie molto simili, che la deformazione sembra riuscire a distinguere.
«Per anni, diverse misure di CsV₃Sb₅ hanno indicato stati superconduttori apparentemente differenti», afferma il professor Kawasaki. «I nostri risultati mostrano che questi stati possono coesistere e che la deformazione uniaxiale può separarli, offrendoci un modo diretto per studiarli singolarmente».
Le misure indicano inoltre che la trazione rafforza la componente non convenzionale con nodi. Il suo contributo stimato è passato da circa il 10% senza deformazione a circa il 26% con uno stiramento dello 0,90%. Secondo i ricercatori, questo suggerisce che la trazione favorisca selettivamente quel canale di accoppiamento; non dimostra, da sola, quale meccanismo microscopico produca la superconduttività.
«La deformazione ci offre una manopola di controllo indipendente in questo materiale: rafforza la superconduttività senza modificare l’onda di densità di carica nel suo complesso», afferma Kawasaki.
Il metodo potrebbe essere utile anche per studiare altri superconduttori non convenzionali in cui coesistono diversi ordini elettronici, come quelli a base di ferro e i materiali a fermioni pesanti. Applicare una deformazione potrebbe aiutare a separare i meccanismi legati alla superconduttività dagli effetti dell’ordine concorrente di carica o di spin.
Lo studio, intitolato «Strain-Tuned Nodal Superconductivity in the Charge-Ordered Kagome Metal CsV₃Sb₅», è firmato da Yusuke Takeuchi, Akito Kobayashi, Saki Uchida, Takumi Nagao, Seigo Ogawa, Rui Zhou, Shinji Kawasaki, Fei Song, Hao Ni, Yong Zhao e Guo-qing Zheng. È stato pubblicato il 28 agosto 2026 su Physical Review Letters (DOI: 10.1103/mzgp-2lzb). La ricerca ha ricevuto finanziamenti da JSPS KAKENHI, dal JSPS Program for Forming Japan’s Peak Research Universities (J-PEAKS), dalla Murata Science Foundation, dall’Electric Technology Research Foundation of Chugoku e dal programma CAS PIFI.
