20世紀30年代，電子顯微鏡問世，幫助科學家們窺視了普通材料的原子結構，譬如鋼，乃至神奇的石墨烯。盡管成績斐然，但這種成像技術無法精確地繪制液相中材料的三維原子結構，比如氫燃料電池催化劑，或者汽車電池中的電解質。

近期，伯克利實驗室的研究人員與韓國基礎科學研究所、澳大利亞莫納什大學和加州大學伯克利分校合作，開發出了一種新技術，可以在石墨烯液相環境中拍攝納米顆粒的原子級3D圖像。他們的研究成果發表在4月2日的《科學》雜志上。

伯克利實驗室研究員彼得·厄西烏斯說：“這是一個令人興奮的結果。我們現在可以在三維空間中測量原子位置，精確到氫的六倍——氫是最小的原子”。

液相中Pt納米晶的原子分辨率3D-SINGLE。

（A-C）8個單獨的納米晶的高分辨率3D密度圖，原子位置圖和應變（εxx）圖；

（D）粒子4的應變（εxx）圖像

這項技術被稱為3D-SINGLE（通過石墨烯液相電子顯微鏡對納米顆粒進行結構鑒定），在伯克利實驗室的分子鑄造廠使用了世界上最強大的顯微鏡之一。研究人員拍攝了數千張被“困”在兩個石墨烯片之間液相中的八個鉑（Pt）納米顆粒的圖片，稱為“石墨烯窗口”。

“每一個石墨烯薄片都只有一個原子厚，但足以容納微小的液體囊——這是獲得納米顆粒原子排列的高質量圖像的關鍵。”厄西烏斯解釋到。

研究人員隨后采用了最初為生物學研究設計的計算機算法，將許多二維圖像合并成原子分辨率的三維圖像。

這一成果是對2015年首次報道的技術改進，是材料界一個重要的里程碑。通俗的來說，有了3D-SINGLE，我們就可以確定為什么這樣的小納米顆粒比燃料電池和氫載體中的大納米顆粒更有效。

論文參考：https://science.sciencemag.org/content/368/6486/60

粉體圈 編譯