画像化技術：透過型電子顕微鏡において液体中の単一吸着原子を追跡する

表面の単一原子や単一イオンは、核生成から電気化学反応や不均一系触媒反応まで、さまざまな過程に影響を及ぼす。透過型電子顕微鏡法は、さまざまな基板上で単一原子を可視化する主要な手法である。従来の透過型電子顕微鏡法には高真空条件が必要だが、液体環境や気体環境でのin situ撮像用にも開発されており、試料への電子線の影響に関する懸念はあるものの、その空間分解能と時間分解能の組み合わせは他のどの方法より優れている。商業用技術を用いた液体中の撮像の場合、試料を封止する窓や液体における電子散乱によって、達成可能な分解能は通常数ナノメートルに制限される。一方、グラフェン液体セルによって、液体中の金属ナノ粒子の原子分解能撮像が可能になった。今回我々は、2枚の封止グラフェン窓から六方晶窒化ホウ素スペーサーで隔てられた中央の単層二硫化モリブデンから成るダブルグラフェン液体セルが、塩水溶液中で単層上の白金吸着原子のダイナミクスの原子分解能での観察を可能にすることを示す。我々は、7万以上の単一吸着原子吸着部位を撮像することによって、十分水和した状態と真空状態の両方において吸着原子の部位優先性と動的運動を比較した。その結果、液相中の吸着原子では真空中の吸着原子と比べて、吸着部位の分布が変化しており、拡散性が高いことが見いだされた。今回の手法によって、化学過程の単一原子精度でのin situ液相撮像への道が開かれる。

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