Supergeleiders zijn kwantummaterialen die perfecte zenders zijn van elektriciteit en elektronische informatie. Hoewel ze de technologische basis vormen van solid-state quantum computing, ze zijn ook de belangrijkste beperkende factor omdat conventionele supergeleiders alleen werken bij temperaturen in de buurt van -270 ° C. Dit heeft geleid tot een wereldwijde race om te proberen supergeleiders met een hogere temperatuur te ontdekken. Materialen die CuO . bevatten ₂ kristallagen (cuprates) zijn, Momenteel, de beste kandidaat voor supergeleiding bij de hoogste temperatuur, werkend bij ongeveer -120 °C. Maar de supergeleiding bij kamertemperatuur in deze verbindingen lijkt te worden gefrustreerd door het bestaan ​​van een concurrerende elektronische fase, en recentelijk lag de focus op het identificeren en beheersen van die mysterieuze tweede fase.

Supergeleiding treedt op wanneer elektronen paren vormen van tegengestelde spin en tegengestelde impuls, en deze "Cooper-paren" condenseren tot een homogene elektronische vloeistof. Echter, theorie maakt ook de mogelijkheid mogelijk dat deze elektronenparen kristalliseren tot een "paardichtheidsgolf" (PDW) -toestand waarbij de dichtheid van paren periodiek in de ruimte moduleert. Er is een intense theoretische interesse ontstaan ​​in de vraag of zo'n PDW de concurrerende fase is in cuprates.

Om te zoeken naar bewijs van een dergelijke PDW-staat, een team onder leiding van Prof. JC Seamus Davis (Universiteit van Oxford) en Prof. Andrew P. Mackenzie (Max Planck Institute CPfS, Dresden) met belangrijke medewerkers Dr. Stephen D. Edkins en Dr. Mohammad Hamidian (Cornell University) en Dr. Kazuhiro Fujita (Brookhaven National Lab.), gebruikte hoge magnetische velden om de homogene supergeleiding in de cuprate supergeleider Bi . te onderdrukken ₂ sr ₂ Ca ₂ CuO ₂ . Vervolgens voerden ze een visualisatie op atomaire schaal uit van de elektronische structuur van de nieuwe veldgeïnduceerde fase. Onder deze omstandigheden, modulaties in de dichtheid van elektronische toestanden met meerdere handtekeningen van een PDW-toestand werden ontdekt. De verschijnselen zijn in gedetailleerde overeenstemming met theoretische voorspellingen voor een veldgeïnduceerde PDW-toestand, wat impliceert dat het een golf van paardichtheid is die concurreert met supergeleiding in cuprates.

Deze ontdekking maakt duidelijk dat om het mechanisme achter de raadselachtige supergeleiding bij hoge temperatuur van de cupraten te begrijpen, er moet rekening worden gehouden met deze exotische PDW-staat, en opent daarom een ​​nieuwe grens in cuprate-onderzoek.