La corriente corre por senderos secretos exprés
En el cristal CsV3Sb5-xSnx, que a bajas temperaturas se vuelve superconductor, la corriente no fluye como un flujo continuo, sino por estrechos caminos sinuosos. Para ver estos caminos se utilizó un microscopio de barrido con un sensor de campo magnético muy sensible, que detecta las corrientes más pequeñas, como una ecosonda que sondea el fondo. La imagen recuerda a una red de arroyos que atraviesan la roca: algunas zonas dejan pasar la corriente, otras permanecen bloqueadas.
Estos canales de corriente aparecen exactamente a la temperatura a la que el material pierde su resistencia. A partir de ahí llevan su propia vida: no desaparecen al calentar ni se desdibujan, incluso si se aumenta la corriente. Su comportamiento es no lineal: la corriente no crece suavemente, sino a saltos. Esto revela que los canales funcionan como una cadena de contactos Josephson (lugares donde la supercorriente se filtra a través de una barrera delgada). Este transporte "arroyuelo" explica de forma natural viejos misterios: por qué surge en el material un efecto diodo espontáneo (la corriente fluye más fácilmente en una dirección) y de dónde provienen las uniones Josephson internas.
El experimento ha proporcionado por primera vez un mapa espacial de cómo fluye la supercorriente en los superconductores kagome. Antes, sobre la estructura interna solo se podía inferir a partir de mediciones eléctricas globales, como si se adivinara el relieve del fondo por las ondas en el agua. Ahora se ve que el material se divide espontáneamente en filamentos conductores, y esta división se ve reforzada por las impurezas. Este enfoque abre el camino al estudio local de otros sistemas donde coexisten y compiten diferentes tipos de orden.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2606.20157
Superconductors are many-body quantum states in which current flows without dissipation. Theory predicts that supercurrents follow a relatively simple spatial pattern in both conventional and unconventional superconductors. Recent studies into the AV3Sb5 (A = Cs, K, Rb) family of Kagome superconductors indicate that CsV3Sb5 has unconventional transport properties that cannot be accounted for with these simple theories, including reports of intrinsic Josephson junctions, higher order Cooper pairing and the zero field diode effect. Attempts to interpret these findings have focused on the interplay of superconductivity with the unconventional charge density wave (CDW) order in these materials, with which superconductivity competes. A current roadblock to understanding how these kagome superconductors give rise to their intriguing properties is the lack of spatially resolved information about transport. Here we show, using a recently developed superconducting quantum interference device (SQUID) microscope, that flakes of CsV3Sb5-xSnx host a network of narrow supercurrent channels. These supercurrent channels emerge at the critical temperature and remain stable for all temperatures and currents. Their non-linear behaviour is consistent with a network of Josephson junctions linked by narrow supercurrent filaments, which naturally leads to the observed transport anomalies. Intriguingly, these observations are much weaker in undoped samples, which suggests links to the physics of charge density waves, disorder, and electronic correlations, all of which are greatly influenced by the doping strength. These results establish new frontiers for the local investigation of charge transport and competing orders in strongly correlated electron systems, and shine a new light on the anomalous transport properties of the AV3Sb5 kagome superconductors.
Kagome es un patrón de cesta tejida con triángulos entrelazados. En cristales con esta red, los electrones se comportan de manera especialmente extraña debido a la frustración geométrica.