Para peneliti di KAIST telah mengamati secara langsung bagaimana gelombang kerapatan muatan membentuk pola yang tidak merata atau bercak di dalam material kuantum selama transisi fase. Dengan menggunakan mikroskopi 4D-STEM canggih, tim tersebut memetakan kekuatan dan koherensi pola elektron ini pada resolusi skala nano. Temuan ini mengungkapkan bahwa keteraturan elektronik tetap ada dalam kantong-kantong kecil bahkan di atas suhu transisi.
Sebuah tim yang dipimpin oleh Profesor Yongsoo Yang dari Departemen Fisika KAIST, yang bekerja sama dengan para profesor SungBin Lee, Heejun Yang, Yeongkwan Kim, dan para peneliti dari Stanford University, berhasil melakukan visualisasi langsung pertama dari evolusi keteraturan gelombang kerapatan muatan (CDW) dalam 2H-NbSe2. Studi ini menggunakan mikroskop elektron berpendingin helium cair dengan mikroskopi transmisi pemindaian empat dimensi (4D-STEM), yang mampu menguraikan struktur sekecil seperseratus ribu lebar rambut manusia pada suhu mendekati -253°C. Hal ini memungkinkan pembuatan peta skala nano dari amplitudo CDW dan korelasi spasial di seluruh perubahan suhu. Gambar-gambar tersebut menunjukkan elektron membentuk bercak-bercak yang tersebar, bukan pola yang seragam, mirip dengan kristal es di danau yang membeku sebagian. Distorsi kristal kecil, atau regangan, secara signifikan memengaruhi kekuatan CDW, yang memberikan bukti bahwa ketidaksempurnaan kisi membentuk kondisi elektronik ini. Secara tak terduga, wilayah terisolasi dari keteraturan CDW tetap ada di atas suhu transisi, yang menunjukkan hilangnya koherensi secara bertahap, bukan hilangnya secara mendadak. Rekan penulis utama Seokjo Hong, Jaewhan Oh, dan Jemin Park berkontribusi dalam penelitian ini, yang diterbitkan dalam Physical Review Letters. Profesor Yongsoo Yang menyatakan: 'Hingga saat ini, koherensi spasial gelombang kerapatan muatan sebagian besar disimpulkan secara tidak langsung. Pendekatan kami memungkinkan kami untuk memvisualisasikan secara langsung bagaimana keteraturan elektronik bervariasi di seluruh ruang dan suhu, serta untuk mengidentifikasi faktor-faktor yang menstabilkan atau menekannya secara lokal.' Penelitian ini menawarkan metode baru untuk mempelajari keteraturan elektronik kolektif dalam material kuantum.
