图片来源：曼彻斯特大学

曼彻斯特大学的研究人员展示了如何通过创建单个石墨烯制的“培养皿”来观察液体中的纳米材料。新的二维纳米材料可提高效率，降低成本，并且能在广泛的应用范围内提供更好的性能，包括为电池更好地设计纳米材料或弥补电池材料的不足以提高其性能。

这种二维材料所表现出的独特性质，同时也适用于制造功能和抗菌涂料，进行生物分析，并有针对性的进行药物输送。然而，这种极具潜力的材料也面临着一些障碍，例如实际操作中很难在原子尺度上控制材料的增长和降解。

扫描/透射电子显微镜是少数允许对单个原子进行成像和分析的仪器之一。然而，s/tem仪器在运作时需要高真空来保护电子源，防止电子散射与分子间相互作用。

一些引人注目的研究表明，在真空室温下功能材料的结构与正常液体环境的结构有着很大不同。这就像试图通过研究脱水梅子的结构来了解自然状态下梅子的结构一样。

国家石墨烯研究所和曼彻斯特大学材料学院教授sarah haigh和roman gorbachev带领的研究团队发表在《纳米快报》中的研究显示，石墨烯和氮化硼可结合进而创造一个完美的纳米培养皿。皿内液体样品可以用单原子灵敏度成像，它同样也可以测量在纳米尺度的元素组成。

这些工程石墨烯液体电池（eglc）由二维材料块形成：它们由氮化硼（bn）间隔钻孔（液体填充进入），且两侧有石墨烯包裹。

石墨烯是最坚固的窗口材料，足以保护样品远离高真空环境，同时也能使电子束的分辨率不受损害。文章的第一作者daniel kelly说：“与以前的设计不同，我们的石墨烯液态电池允许我们对原子连续进行几分钟的成像。我们甚至能够在水中分辨出单个原子，观察它们在电子束下跳舞。”

研究人员还证明了这些新的石墨烯液体电池能够提高液体电池中元素分析的质量。他们研究了1个纳米的铁在金上进行纳米颗粒沉积。这种在如此小的尺度上监测微小的浓度变化的新能力对于高性能纳米催化剂日益复杂的化学结构是非常有帮助的。

研究这种电池的学生mingwei zhou说：“我们正在了解如何使这些功能变得越来越可靠，这使得二维培养皿成为一种很有希望促进tem技术发展的途径，包括对蛋白质等小生物结构的成像。”

原文来自phys.org.原文题目为researchers measure single atoms in a graphene 'petri-dish'