Le courant suit des sentiers secrets express
Dans le cristal CsV3Sb5-xSnx, qui devient supraconducteur à basse température, le courant ne circule pas comme un flux continu mais le long de chemins étroits et sinueux. Pour les visualiser, on a utilisé un microscope à balayage équipé d'un capteur magnétique sensible : il détecte les moindres courants, comme un sondeur qui sonderait le fond. L'image évoque un réseau de ruisseaux creusant la roche : certaines zones laissent passer le courant, d'autres restent bloquées.
Ces canaux de courant apparaissent exactement à la température où le matériau perd sa résistance. Ensuite, ils mènent leur vie : ils ne disparaissent pas quand on chauffe et ne s'estompent pas même si on augmente le courant. Leur comportement est non linéaire — le courant augmente par à-coups plutôt que progressivement. Cela révèle que les canaux fonctionnent comme une chaîne de contacts Josephson (des endroits où le supercourant s'infiltre à travers une barrière mince). Ce transport « en ruisseaux » explique naturellement d'anciennes énigmes : pourquoi le matériau présente un effet diode spontané (le courant passe plus facilement dans un sens) et d'où viennent les jonctions Josephson internes.
L'expérience a fourni pour la première fois une carte spatiale de la circulation du supercourant dans les supraconducteurs kagomés. Auparavant, on ne jugeait de la structure interne que par des mesures électriques globales — comme si l'on devinait le relief du fond à partir des rides à la surface. Désormais, on voit que le matériau se fragmente lui-même en filaments conducteurs, et cette fragmentation est renforcée par les impuretés. Cette approche ouvre la voie à l'étude locale d'autres systèmes où différents types d'ordre coexistent et se disputent.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais 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.
Le kagomé est un motif de panier tressé fait de triangles entrecroisés. Dans les cristaux à ce type de réseau, les électrons se comportent de manière particulièrement étrange en raison de la frustration géométrique.