گروهی از فیزیک‌دانان امریکایی ادعا می‌کنند که با استفاده از یک میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) یک تک‌اتمِ هیدروژن را مشاهده کرده‌اند. این برای نخستین بار است که با استفاده از یک TEM از چنین اتم سبکی تصویربرداری می‌شود. این گروه اتم‌ها را بر روی گرافن قرار داده، توانستند تا زنجیره‌های هیدروکربنی‌ای که بر روی سطح گرافن حرکت می‌کنند را مشاهده کنند؛ لذا پیش‌بینی می‌شود که بتوان از این روش در مطالعه دینامیکِ مولکول‌های زیستی استفاده کرد.
مشاهده اتم‌های هیدروژن به‌وسیله زیرلایه‌ی گرافنی
گروهی از فیزیک‌دانان امریکایی ادعا می‌کنند که با استفاده از یک میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) یک تک‌اتمِ هیدروژن را مشاهده کرده‌اند. این برای نخستین بار است که با استفاده از یک TEM از چنین اتم سبکی تصویربرداری می‌شود. این گروه اتم‌ها را بر روی گرافن قرار داده، توانستند تا زنجیره‌های هیدروکربنی‌ای که بر روی سطح گرافن حرکت می‌کنند را مشاهده کنند؛ لذا پیش‌بینی می‌شود که بتوان از این روش در مطالعه دینامیکِ مولکول‌های زیستی استفاده کرد.
تاکنون از TEM در تصویربرداری از اتم‌های سنگین استفاده می‌شده‌است. یکی از دلایل این امر، قدرت کمِ اتم‌های سبک در شکست و بازتابشِ پرتو الکترونی TEM است که مانع از ایجاد تصویر به‌وسیله آنها می‌گردد. یکی دیگر از مشکلاتی که در تصویربرداری TEM از اتم‌های سبک وجود دارد، این است که در یک TEM، نمونه‌ای باید بر روی زیرلایه‌ای قرار گیرد که تحت اشعه الکترونی تخریب نگردد؛ البته باید زیرلایه هم به اندازه‌ای نازک باشد که اکثر الکترون‌ها مستقیماً از خلال آن عبور کنند. عموماً از لایه‌های فلزی نازک یا ورق‌های نیمه‌رسانا به‌عنوان زیرلایه استفاده می‌شود؛ اما این مواد بسیار ضخیم‌تر از اتم‌های منفرد بوده، اتم‌هایی سنگین‌تر از کربن یا هیدروژن دارند. به همین دلیل، پراکندگی از چنین زیرلایه‌ای موجب می‌شود تا سیگنال‌های ضعیف اتم‌های سبک‌تر، قابل تشخیص نباشند.
اخیراً جانیک میر، آلکس زتل و همکارانشان از دانشگاه کالیفرنیا راه حلی برای این مشکل یافته‌اند. آنها برای این کار از گرافن(که نازک‌ترین و مقاوم‌ترین ماده شناخته‌شده است) به‌عنوان یک زیرلایه TEM استفاده کرده‌اند. آنها دریافتند که می‌توان اتم‌های منفرد کربن و هیدروژنی (و همچنین زنجیره‌های هیدروکربنی‌ای) را که از آلودگی‌های سطحی گرافن محسوب می‌شوند، با این روش آشکار ساخت.
یکی از ویژگی‌های اصلی روش مذکور، این است که اتم‌های کربنِ شبکه گرافن در تصویر TEM دیده نمی‌شوند؛ البته گفتنی است که با این روش می‌توان به‌وضوح، یک تک‌اتم کربن را بر روی سطح گرافن مشاهده کرد؛ به این ترتیب، زیرلایه کربنی زمینه یکنواخت و بدون‌ساختاری را برای تصویر TEM ایجاد می‌کند.
همچنین، این گروه توانستند حفره‌های ایجادکننده پرتو الکترونی در زیرلایه گرافنی را مشاهده کنند. آنها حتی در تصاویر ایجادشده مشاهده نمودند که یکی از این حفر‌ه‌ها از طریق جذب اتم‌های کربنِ محیط به‌وسیله گرافن، ترمیم شده‌است. این گروه، به کمک روش ابداعی خود، رفتار دینامیکی زنجیره‌های هیدروکربنی‌ای که به گرافن متصل شده بودند را نیز مطالعه نمودند. این مولکول‌ها با انرژی گرفتن از پرتو الکترونی، در حین حرکت بر روی سطح، به‌وسیله محققان مشاهده شدند.
زتل اظهار داشت که آنها شدیداً علاقه‌مندند تا از این روش در توسعه نانوساختارهای وظیفه‌دار استفاده کنند. به عقیده وی با استفاده از این روش می‌توان پیوند شیمیایی یا فرایندهای دینامیکی مولکولی نانوساختارهای مذکور را که وظایف این مواد را تعیین می‌کنند، بررسی کرد. وی گفت:«ما مطالعات خود را به شناخت خصوصیات مکانیکی و الکترونیکی گرافن نیز تعمیم می‌دهیم.» با این حال گفته می‌شود که این روش به‌دلیل نیاز به کربن خالص در قالب زیرلایه گرافنی و حساسیت به آلودگی، محدودیت‌هایی دارد.
نتایج این تحقیق در نشریه Nature به چاپ رسیده‌است.
