研究人员在石墨烯“培养皿”中测量单个原子。曼彻斯特大学的研究人员利用石墨烯“培养皿”展示了在液体中观察纳米材料的新可能性。新型二维纳米材料具有改善效率、降低成本并提供增强性能的潜力，可在诸如更好设计用于电池的纳米材料或了解电池材料降解从而改善其性能等广泛应用中发挥作用。二维材料展现出的独特性质还可能导致功能性和抗菌涂层、生物分析以及靶向药物传递。然而，目前在原子尺度上控制生长和降解的困难是充分利用这些令人兴奋的材料潜力的一大障碍。扫描/透射电子显微镜（S/TEM）是仅有的几种允许成像和分析单个原子的技术之一。然而，S/TEM仪器需要高真空来保护电子源，并防止分子相互作用导致电子散射。之前有多个知名研究揭示了功能材料在室温真空中的结构与其在正常液体环境中的结构明显不同。这就好比试图通过研究脱水梅来理解原梅的结构。在《纳米快报》上发表的一项研究由曼彻斯特大学国家石墨研究所和材料学院的Sarah Haigh博士和Roman Gorbachev博士领导的研究团队表明，石墨烯和氮化硼可以结合形成完美的纳米培养皿。培养皿内的液体样品可以以单原子敏感性成像，并且还可以在纳米尺度测量其元素组成。这些工程化的石墨烯液体皿（EGLC）由二维材料构建块建成：它们由打有孔洞（存放液体的地方）的氮化硼（BN）间隔物组成，并在两侧封装有石墨烯。石墨烯是终极的窗户材料，足够坚固以保护样品免受高真空环境的影响，但又足够薄，以保持电子束的分辨率不受损。研究的主要作者丹尼尔·凯利表示：“与以前的某些设计不同，我们的石墨烯液体皿允许我们连续几分钟成像原子。我们甚至能够解析出水中的单个原子，并观察它们在电子束下“跳舞”。研究人员还证明，这些新型石墨烯液体皿可使液体中元素分析的质量提高一个数量级。他们研究了在金上沉积1纳米厚铁壳以生长核-壳纳米颗粒。通过在如此小的长度尺度上监测微小浓度的能力，这种新能力是对高性能纳米催化剂日益复杂化化学结构的必要性。制造这些培养皿的学生周明伟表示：“我们正逐渐了解如何更加可靠地制造这些，这使得二维培养皿成为进一步原位TEM进展的有前景途径，包括图像化小型生物结构如蛋白质。”
