勞倫斯柏克萊國家實驗室（LawrenceBerkeleyNationalLaboratory，LBNL）的研究人員使用單層石墨烯作為一個清晰類透鏡蓋（Lens-likeCap）—稱為石墨烯電池液（GrapheneLiquidCell，GLC）—為單個膠狀納米粒子的原子創造新的成像系統。這個過程將大大簡化反覆試驗原子級（Atomic-scale）工程學的設計和重新設計過程，LBNL的工作人員說。 

 

    大多數電子產業使用的納米粒子都存在于流體溶液中，且也被允許可處于干燥狀態。常用的透射電子顯微鏡（TEM）可在納米粒子干燥后為其成像，但是干燥的流體往往會扭曲納米粒子的結構，而校正結構的過程通常相當復雜，一個設計完成在之前，須經過反覆多次的試驗。LBNL的石墨烯可作為敏感納米粒子的保護層。 

 

    “作為保護層，石墨烯可能是最薄的（每張紙只有1個原子厚），可保護TEM真空室里的液體樣品。”LBNL暨MolecularFoundry國家電子顯微鏡中心（NationalCenterforElectronMicroscopy）的科學家PeterErcius說，“納米粒子在液體中可以自由移動和旋轉，向我們展示許多不同的視角，而這些視角被組合于一臺電腦中，以生成納米粒子架構的3D模型，我們所使用的容器只比納米顆粒的尺寸稍大一些。” 

 

    Ercius的團隊第一次使用的新技術，他們稱之為“SINGLE”—由石墨烯電池液電子顯微鏡鑒定的納米粒子結構（StructureIdentificationofNanoparticlesbyGrapheneLiquidCellElectronMicroscopy）—可在電腦中顯示3D模型，目的在于設計可以組合在一起的“積木”，以形成更大的特定電子和物理特性架構，滿足現今許多產業需求。 

 

    SINGLE使用TEM為在GLC中自由旋轉的鉑納米粒子成像，以確定個別的膠體納米顆粒3D結構。 

 

    “我們的作法可能會影響現有液體生成的結構，且我們確定如何透過組合較小的結構建立較大架構。這可能也會對使用納米粒子的制程有很大的影響，如催化（Catalysis），這是由于我們能夠探索在原生液體環境中的納米粒子3D結構。”Ercius告訴EETimes。 

 

    在電子領域，納米粒子被用在越來越多的各類新裝置上，并改善現有裝置的效能。例如，太陽能板（SolarPanel）和納米電子電路都可以使用納米粒子作為量子點，在光子到電子設備提高太陽能板的輸出，以及讓先進的半導體結點可接近原子等級。 

 

    Ercius并指出，量子點的原子結構，包括他們的形狀、表面和內部缺陷，都是調整其性能的關鍵參數，我們的方法可用于確定量子點的結構特性，從而提高其設計應用，包括光電子（Photonics）。 

 

    在LBNL，Ercius的下一步將使用更快的每秒400幀的攝影鏡頭，以更精確的構造出TR3D模型，精準度可超越他們現在擁有的2納米精準度設備。 

 

    “我們的下一步是推動這項技術在粒子中使用的單個元素內，找到所有的原子。新的攝影機現在已經安裝在我們的TEM上，并可以10倍的速度獲得更高品質的照片，這應該可以協助我們實現此一目標。”Ercius進一步說明，“我們還計畫去探索我們可以重建多大的粒子。” 

 

    最終，該技術可以用來組裝完整的電子和光子材料和甚至完整的裝置，使用從下而上的方法結合不同的元件，透過每個納米粒子表面的編碼，使他們自動扣在一起。 

 

    在LNBL的SINGLE是由美國國家能源部（U.S.DepartmentofEnergy）透過一個由多機構團隊資助的研究人員所發明，也是由在MolecularFoundry的柏克萊實驗室總監，暨科維（Kavli）柏克萊分校能源納米研究所（EnergyNanoScienceInstitute，ENSI）所長PaulAlvisatos所主導。其他參與者包括哈佛大學（HarvardUniversity）教授JungwonPark、澳大利亞莫納什大學（Australia’sMonashUniversity）教授HansElmlund，以及博士后和博士生JongMinYuk、DavidLimmer、QianChen、KwanpyoKim、SangHoonHan、DavidWeitz與AlexZettl。