Les supraconducteurs sont des matériaux quantiques qui sont de parfaits transmetteurs d'électricité et d'informations électroniques. Bien qu'ils constituent la base technologique de l'informatique quantique à l'état solide, ils sont également son principal facteur limitant car les supraconducteurs conventionnels ne fonctionnent qu'à des températures proches de -270 °C. Cela a motivé une course mondiale pour essayer de découvrir des supraconducteurs à plus haute température. Matériaux contenant du CuO 2 les couches cristallines (cuprates) sont, maintenant, le meilleur candidat pour la supraconductivité à plus haute température, fonctionnant à environ -120 °C. Mais la supraconductivité à température ambiante dans ces composés semble être frustrée par l'existence d'une phase électronique concurrente, et l'accent a été récemment mis sur l'identification et le contrôle de cette mystérieuse deuxième phase.

La supraconductivité se produit lorsque les électrons forment des paires de spin opposé et de quantité de mouvement opposée, et ces « paires de Cooper » se condensent en un fluide électronique homogène. Cependant, la théorie permet également la possibilité que ces paires d'électrons se cristallisent dans un état "d'onde de densité de paires" (PDW) où la densité de paires module périodiquement dans l'espace. Un intérêt théorique intense a émergé pour savoir si un tel PDW est la phase concurrente des cuprates.

Pour rechercher des preuves d'un tel état PDW, une équipe dirigée par le Prof. JC Seamus Davis (Université d'Oxford) et le Prof. Andrew P. Mackenzie (Max Planck Institute CPfS, Dresde) avec des collaborateurs clés, le Dr Stephen D. Edkins et le Dr Mohammad Hamidian (Cornell University) et le Dr Kazuhiro Fujita (Brookhaven National Lab.), utilisé des champs magnétiques élevés pour supprimer la supraconductivité homogène dans le supraconducteur de cuprate Bi 2 Sr 2 Californie 2 CuO 2 . Ils ont ensuite réalisé une visualisation à l'échelle atomique de la structure électronique de la nouvelle phase induite par le champ. Dans ces circonstances, des modulations dans la densité d'états électroniques contenant plusieurs signatures d'un état PDW ont été découvertes. Les phénomènes sont en accord détaillé avec les prédictions théoriques pour un état PDW induit par le champ, ce qui implique qu'il s'agit d'une onde de densité de paires qui rivalise avec la supraconductivité dans les cuprates.

Cette découverte montre clairement que pour comprendre le mécanisme derrière l'énigmatique supraconductivité à haute température des cuprates, cet état PDW exotique doit être pris en compte, et ouvre donc une nouvelle frontière dans la recherche sur les cuprates.