材料表面上的单个原子或离子Single atoms or ions，影响从成核到电化学反应和多相催化过程。透射电子显微镜Transmission electron microscopy （TEM），是在各种衬底上观察单个原子的主要方法。透射电镜TEM，通常需要高真空条件，其中，已开发用于液体和气体环境中的原位成像，其组合空间和时间分辨率是任何其他方法都无法比拟的，尽管需要考虑电子束对样品的影响。当使用商业技术，在液体中成像时，包围样品的窗口和液体中的电子散射，通常将可实现的分辨率限制在几纳米。另一方面，石墨烯液体电池Graphene liquid cells，能够对液体中的金属纳米颗粒进行原子分辨率成像。
今日，英国 曼彻斯特大学（The University of Manchester）Sarah J. Haigh团队Nick Clark，Roman Gorbachev等，中国 中山大学 材料科学与工程学院邹逸超Yi-Chao Zou，在Nature上发文，报道展示了一种双石墨烯液体电池double graphene liquid cell，由二硫化钼molybdenum disulphide，MoS2中心单层组成，由六方氮化硼hexagonal boron nitride间隔物与两个封闭的石墨烯窗口隔开，从而在盐水溶液中，以原子分辨率监测单层上，铂吸附原子的动力学。通过对超过70,000个单吸附原子吸附位置的成像，比较了吸附原子在完全水合和真空状态下，位置偏好和动态运动过程。
研究发现，与真空中相比，液相中的吸附原子，具有更好的吸附位分布和更高的扩散系数。这种方法为单原子精度的化学过程原位液相成像铺平了道路。
Tracking single adatoms in liquid in a Transmission Electron Microscope.
在透射电子显微镜中，跟踪液体中的单个吸附原子。
图1 双液流电池liquid cell设计。
图2 水基液体环境中，在下层MoS2上单个铂Pt吸附原子的吸附位置。
图3 在液流电池和真空中，3个优选吸附位置。
图4 最近邻链接的单原子跟踪。
文献链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-05130-0
DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-022-05130-0
本文译自Nature。
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