自從1930年代發(fā)明電子顯微鏡以來，它已幫助科學(xué)家深入觀察普通材料（如鋼，甚至是稀有的石墨烯）的原子結(jié)構(gòu)，但是，盡管取得了這些進步，這種成像技術(shù)仍無法精確地搭建出液體溶液中材料（例如氫燃料電池中的催化劑或汽車電池中的電解質(zhì)）的3D原子結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)在，伯克利實驗室的研究人員與韓國基礎(chǔ)科學(xué)研究所（Institue for Basic Science，IBS）、澳洲蒙納什大學(xué)（Monash University）和加州大學(xué)伯克利分校合作，開發(fā)了一種技術(shù)，可為石墨烯薄片（可能是最薄的材料）之間液體中翻滾的納米粒子產(chǎn)生原子級3D圖像。他們的發(fā)現(xiàn)于4月3日發(fā)布在《科學(xué)》期刊上。

“這是一個令人興奮的研究成果。我們現(xiàn)在可以在三維空間里測量原子位置，可精準到比氫（最小的原子）小6倍的程度。”該研究共同作者伯克利實驗室分子工廠（Molecular Foundry）科學(xué)家Peter Ercius表示。

這個稱之為3D SINGLE（Structure Identification of Nanoparticles by Graphene Liquid cell Electron microscopy，通過石墨烯液體細胞電子顯微鏡之納米粒子結(jié)構(gòu)鑒定）的技術(shù)，該技術(shù)使用位于伯克利實驗室分子工廠中世界上最強大的顯微鏡之一。研究人員捕獲了數(shù)千張被“困”在兩片石墨烯薄片（稱之為“石墨烯入口窗口”）之間液體中8顆鉑納米粒子的圖像。

這些石墨烯片（每片僅一個原子厚）強韌到足以容納些許的液體，這是獲取納米粒子原子排列之高品質(zhì)圖像所需要的，Ercius解釋表示。然后，研究人員調(diào)整了最初用于生物學(xué)研究的計算機算法，將許多2D圖像組合成原子級分辨率的3D圖像。該成就是對2015年首次報道之一項技術(shù)的改進，對研究人員而言是一個重大的里程碑?！巴ㄟ^3D SINGLE，我們可以確定為什么在燃料電池和氫能汽車中，如此小的納米粒子會是比更大粒子更有效的催化劑，”Ercius指出。