自从20世纪30年代电子显微镜的发明以来，它已经帮助科学家们深入观察普通材料的原子结构，比如钢铁，甚至是奇特的石墨烯。但是，尽管有这些进步，这些成像技术不能精确地绘制出液体溶液中材料的三维原子结构，比如氢燃料电池中的催化剂，或者汽车电池中的电解质。
现在，伯克利实验室的研究人员与韩国基础科学研究所(Institute for Basic Science)、澳大利亚莫纳什大学(Monash University)和加州大学伯克利分校(UC Berkeley)合作，开发出了一种技术，可以制作纳米颗粒在液体中在石墨烯(可能是最薄的材料)薄片之间翻滚的原子级3D图像。他们的发现发表在4月2日的《科学》杂志上。
这是一个令人兴奋的结果。我们现在可以在三维空间中测量原子的位置，精确到最小原子氢的六倍。”
彼得·厄西乌斯，该研究的合著者，伯克利实验室分子铸造厂的专职科学家
这项技术被称为3D单片(通过石墨烯液体细胞电子显微镜对纳米颗粒进行结构识别)，在伯克利实验室的分子铸造厂使用了世界上最强大的显微镜之一。研究人员捕获了数千张8个铂纳米粒子“困”在两个石墨烯薄片之间的图像——这被称为“石墨烯窗口”。
这些石墨烯薄片——每一层只有一个原子那么厚——“足够强大，足以容纳微小的液体口袋，这是获取纳米粒子原子排列的高质量图像所必需的，”厄修斯解释道。
然后，研究人员调整了原本用于生物研究的计算机算法，将许多2D图像合并成原子分辨率的3D图像。
这一成果是对2015年首次报道的一项技术的改进，对研究人员来说是一个重要的里程碑。Ercius说:“通过3D单粒子技术，我们可以确定为什么在燃料电池和氢燃料汽车中，这样小的纳米颗粒比大颗粒的更有效。”
微调磁旋转速度更快，更小的存储设备
反铁磁体不像用于制造典型记忆装置的磁性材料，它不会粘在你的冰箱上。这是因为反铁磁体中的磁自旋是反向排列并相互抵消的。
长期以来，科学家们一直认为反铁磁体有可能成为超快稳定存储器的材料。但是没有人能弄清楚如何操纵它们的磁化来读写存储设备中的信息。
现在，伯克利实验室和加州大学伯克利分校的一组研究人员在美国能源部资助的能源前沿研究中心“材料中的量子相干新路径中心”(Center for Novel Pathways to Quantum Coherence in Materials)开发了一种用于计算机内存和处理应用的反铁磁开关。他们的发现发表在《自然材料》杂志上，对进一步微型化计算设备和个人电子设备而不损失性能具有启示意义。
利用聚焦离子束仪器在伯克利实验室的分子铸造,领导的科学家——詹姆斯•Analytis教员科学家在伯克利实验室材料科学部门和副教授和Kittel主席在加州大学伯克利分校的凝聚态物理——捏造的设备自动二硫化铌的薄片,过渡金属dichalcogenide (TMD)。为了形成反铁磁TMD，他们在每个二硫化铌片之间合成了铁原子层。
这项研究的共同作者尼提安·奈尔和伊兰·马尼夫发现，施加小的电流脉冲会使反铁磁体的自旋旋转，从而使材料的电阻从高到低。
令他们惊讶的是，他们还发现“这些磁性自旋可以通过施加小电流来翻转或操纵，比其他具有类似反应的材料要小100倍左右，”Analytis说。
研究人员下一步计划测试不同的反铁磁TMDs，希望找到一个在室温下工作的系统，从而进一步发展自旋电子学或自旋电子学领域，其中信息是通过电子的磁自旋来传输的。
