Het fenomeen van supergeleiding, het verstrekken van stroomtransmissie zonder dissipatie en een groot aantal unieke magnetische eigenschappen die voortvloeien uit macroscopische kwantumcoherentie, werd meer dan een eeuw geleden voor het eerst ontdekt. Het werd pas in 1957 begrepen, waarna al snel duidelijk werd dat supergeleiders in principe konden bestaan ​​met een grote verscheidenheid aan fundamentele eigenschappen die vaak de ordeparameter worden genoemd. Tot het einde van de jaren zeventig, echter, alle experimenteel gevonden supergeleiders hadden dezelfde klasse van orde-parameter.

Sindsdien zijn veel aspecten van de verwachte verscheidenheid aan orderparameters ontdekt, maar één verrassend feit bleef. Een gemeenschappelijk kenmerk van niet-standaard, of "onconventionele" orderparameters is dat de supergeleider tegelijkertijd heel dicht bij meer dan één van hen moet zijn, en dat het mogelijk moet zijn om van de een op de ander af te stemmen door vrij kleine veranderingen aan te brengen in de omstandigheden zoals temperatuur, druk of magnetisch veld. Hoewel er in de afgelopen halve eeuw tientallen onconventionele supergeleiders zijn ontdekt, er was goed thermodynamisch bewijs van meer dan één supergeleidende fase in slechts één of twee materialen.

De recente ontdekking van tweefasige supergeleiding in CeRh ₂ Als ₂ door leden van het Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids (MPI CPfS Dresden) is daarom een ​​belangrijke mijlpaal in het veld.

Een samenwerking onder leiding van Seunghyun Khim en Christoph Geibel van de afdeling Physics of Quantum Materials en Elena Hassinger van de groep Physics of Unconventional Metals and Superconductors, met input van de groepen van Manuel Brando en Andy Mackenzie, heeft twee belangrijke feiten over het materiaal ontdekt. Ten eerste, CeRh ₂ Als ₂ heeft een van de hoogste kritische magnetische veld tot supergeleidende overgangstemperatuurverhoudingen van alle bekende supergeleiders.

Ten tweede, als het veld (wanneer toegepast langs een speciale richting ten opzichte van de kristalassen) wordt verhoogd, er is een duidelijke overgang tussen twee verschillende supergeleidende ordeparameters, wat leidt tot handtekeningen in verschillende thermodynamische eigenschappen. In een internationale samenwerking met theoretici Daniel Agterberg van U. Wisconsin en Philip Brydon van U. Otago, ze toonden verder aan dat dit kan worden begrepen in termen van een speciale combinatie van lokale en globale symmetrieën die voorkomen in CeRh ₂ Als ₂ maar niet in enig ander supergeleidend materiaal dat tot nu toe is ontdekt.

De bevindingen, online gepubliceerd op 26 augustus 2021 door Wetenschap tijdschrift, kan naar verwachting geheel nieuwe onderzoeksrichtingen opleveren; inderdaad zijn er al verschillende theoriepapers van groepen over de hele wereld verschenen op basis van de gearchiveerde preprint die ons onderzoek beschrijft.