20世纪30年代，电子显微镜问世，帮助科学家们窥视了普通材料的原子结构，譬如钢，乃至神奇的石墨烯。尽管成绩斐然，但这种成像技术无法精确地绘制液相中材料的三维原子结构，比如氢燃料电池催化剂，或者汽车电池中的电解质。

近期，伯克利实验室的研究人员与韩国基础科学研究所、澳大利亚莫纳什大学和加州大学伯克利分校合作，开发出了一种新技术，可以在石墨烯液相环境中拍摄纳米颗粒的原子级3D图像。他们的研究成果发表在4月2日的《科学》杂志上。

伯克利实验室研究员彼得·厄西乌斯说：“这是一个令人兴奋的结果。我们现在可以在三维空间中测量原子位置，精确到氢的六倍——氢是最小的原子”。

液相中Pt纳米晶的原子分辨率3D-SINGLE。

（A-C）8个单独的纳米晶的高分辨率3D密度图，原子位置图和应变（εxx）图；

（D）粒子4的应变（εxx）图像

这项技术被称为3D-SINGLE（通过石墨烯液相电子显微镜对纳米颗粒进行结构鉴定），在伯克利实验室的分子铸造厂使用了世界上最强大的显微镜之一。研究人员拍摄了数千张被“困”在两个石墨烯片之间液相中的八个铂（Pt）纳米颗粒的图片，称为“石墨烯窗口”。

“每一个石墨烯薄片都只有一个原子厚，但足以容纳微小的液体囊——这是获得纳米颗粒原子排列的高质量图像的关键。”厄西乌斯解释到。

研究人员随后采用了最初为生物学研究设计的计算机算法，将许多二维图像合并成原子分辨率的三维图像。

这一成果是对2015年首次报道的技术改进，是材料界一个重要的里程碑。通俗的来说，有了3D-SINGLE，我们就可以确定为什么这样的小纳米颗粒比燃料电池和氢载体中的大纳米颗粒更有效。

论文参考：https://science.sciencemag.org/content/368/6486/60

粉体圈 编译