三维成像 individual 碳原子
材料科学
2026-01-06 v2 仪器与探测器
摘要
碳元素因其多样化的键合配置、结构的多样性以及在材料力学、化学、电子和量子属性中发挥的关键作用，具有极其重要的科学和技术价值。然而，对单个碳原子进行直接的三维（3D）成像长期以来一直是一个未解决的挑战。本文采用扭绕双层石墨烯（TBG）作为模型系统，展示了用于确定单个碳原子三维坐标的ptychographic 原子电子断层扫描技术（pAET），其精度达到0.11 Å。得到的三维原子模型揭示了由范德华力驱动的手性晶格变形，呈现出类似孔米（meron）和天球涡（skyrmion）的结构纹理。这些发现为理解调制碳系统中三维手性晶格变形与电子属性之间的相互作用提供了直接见解。除了TBG，pAET为对碳基及其他轻元素材料的三维原子尺度成像提供了一种灵活的方法，这些材料是物理、化学、材料科学和纳米技术领域进步的核心。
引用
@article{arxiv.2504.08228,
title = {Three-dimensional imaging of individual carbon atoms},
author = {Na Yeon Kim and Hanfeng Zhong and Jianhua Zhang and Colum M. O'Leary and Yuxuan Liao and Ji Zou and Haozhi Sha and Minh Pham and Weiyi Li and Yakun Yuan and Ji-Hoon Park and Dennis Kim and Huaidong Jiang and Jing Kong and Miaofang Chi and Jianwei Miao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.08228},
year = {2026}
}