首次捕捉到单原子“游泳”图像

英国科学家在最新一期《自然》杂志上发表论文称，他们利用石墨烯堆叠技术制造了一种新型“纳米培养皿”，以进一步了解液体如何改变固体的行为。在此基础上，首次捕捉到单原子在液体中“游泳”的图像。这一最新发现有望推动制氢等绿色技术的发展。

当固体表面与液体接触时，这两种物质会随着彼此靠近而改变它们的构型。这种液-固界面的原子级相互作用控制着燃料电池等的行为，也是许多生物过程的基础。鉴于上述行为在工业和科学领域的重要性，科学家们希望进一步了解表面原子与液体接触的行为，但目前缺乏能够生成固液界面实验数据的技术。

最新研究的第一作者、曼彻斯特大学国家石墨烯研究所的尼克克拉克博士指出，透射电子显微镜是为数不多的可以观察和分析单个原子的技术，但透射电子显微镜需要在高真空环境下工作，在真空环境下材料的结构会发生变化。“如果我们在真空中而不是在液体电池中研究原子的行为，我们会得到错误的信息”。

罗曼戈尔巴乔夫教授开创了二维材料堆积技术。在最新的研究中，他们使用相同的技术开发了一种“双石墨烯液体电池”:一个二维的二硫化钼层完全悬浮在液体中，并被石墨烯封装，这使研究人员能够精确控制液体层，从而捕捉到前所未有的视频，显示单个原子如何在液体中游动。

通过分析视频中原子的运动模式，结合剑桥大学科学家提供的理论见解，研究人员可以了解液体对原子行为的影响。——液体可以加速原子的运动，改变其相对于底层固体的优先静止位置。

该团队研究了一种有望用于绿色制氢的材料，研究人员表示，“这是一项里程碑式的成就。我们希望利用这项技术支持可持续化学处理材料的发展，帮助世界实现零排放。”