Pesquisadores do KAIST observaram diretamente como ondas de densidade de carga formam padrões irregulares e fragmentados dentro de um material quântico durante uma transição de fase. Usando microscopia 4D-STEM avançada, a equipe mapeou a força e a coerência desses padrões de elétrons com resolução em nanoescala. As descobertas revelam que a ordem eletrônica persiste em pequenos bolsões mesmo acima da temperatura de transição.
Uma equipe liderada pelo professor Yongsoo Yang, do Departamento de Física do KAIST, em colaboração com os professores SungBin Lee, Heejun Yang, Yeongkwan Kim e pesquisadores da Universidade de Stanford, alcançou a primeira visualização direta da evolução da ordem de ondas de densidade de carga (CDW, na sigla em inglês) no 2H-NbSe2. O estudo empregou um microscópio eletrônico resfriado a hélio líquido com microscopia eletrônica de transmissão por varredura quadridimensional (4D-STEM), resolvendo estruturas tão pequenas quanto um centésimo milésimo da largura de um fio de cabelo humano a temperaturas próximas de -253°C. Isso permitiu a criação de mapas em nanoescala da amplitude e das correlações espaciais das CDWs durante mudanças de temperatura. As imagens mostraram elétrons formando fragmentos dispersos, em vez de padrões uniformes, de forma semelhante a cristais de gelo em um lago parcialmente congelado. Pequenas distorções cristalinas, ou deformações, influenciaram significativamente a força das CDWs, fornecendo evidências de que imperfeições na rede estruturam esses estados eletrônicos. Inesperadamente, regiões isoladas de ordem de CDW permaneceram acima da temperatura de transição, indicando uma perda gradual de coerência em vez de um desaparecimento abrupto. Os coautores principais Seokjo Hong, Jaewhan Oh e Jemin Park contribuíram para o trabalho, que foi publicado na Physical Review Letters. O professor Yongsoo Yang afirmou: 'Até agora, a coerência espacial das ondas de densidade de carga era amplamente inferida de forma indireta. Nossa abordagem nos permite visualizar diretamente como a ordem eletrônica varia no espaço e na temperatura, e identificar os fatores que a estabilizam ou suprimem localmente'. A pesquisa oferece um novo método para estudar a ordem eletrônica coletiva em materiais quânticos.
