给6648个碳原子标三维坐标，两层石墨烯的褶皱终于分开看

不是只拍到一排原子亮点，而是给6648个碳原子逐个标出前后、左右和高低。上海科技大学、加州大学洛杉矶分校、麻省理工学院等机构的团队，为两层叠在一起的石墨烯建立了三维原子地图。正式论文报告的定位精度为12皮米，即一米的一万亿分之十二。这项研究2025年4月已有预印本，2026年11月3日正式发表。

石墨烯是一张只有一层碳原子厚的薄片。两张薄片稍微转个角度再叠起来，原子并不会老老实实待在理想的平面格子上：它们可以横向挪动，薄片也会起伏。只从正面看，前后两层叠在一起，细微的高度差就容易被遮住。

这像给两层挤在一起的座位排座次。正面照片能看到不少人，却不一定能分清谁坐前排、谁在后排；换几个方向看，再把线索拼起来，才能重建整个座位图。研究者用电子束扫描同一小块样品，记录电子散射形成的图样，再用计算方法恢复不同角度的图像，拼成三维结构。

难点不是简单地多拍几张。碳是轻元素，给出的电子散射信号弱；加大照射又可能破坏要观察的结构。作者介绍，团队最终完成13个角度的测量，重建还需要处理两层薄片距离很近、信号容易重叠的问题。

原子三维成像此前已经存在。2023年的一项研究用相关方法解析了碳纳米管内部的锆、碲结构，并对重复单元取平均。因此，这次不能说成第一次给任何原子拍三维图；关键是把能力推进到具体样品中的单个碳原子，而不是主要依赖较重元素的明显信号。

地图显示，两层石墨烯并非处处以同样方式弯曲。学校介绍，团队据此进行计算，预测这些实际形变会改变电子能够占据的能量范围。这里得到的是结构测量与电子性质计算的联系，还不是一款性能已经验证的新芯片。

对普通人，它离日常产品仍远，但作用容易理解：制造同一种材料时，仅知道里面有哪些原子还不够，也要知道它们具体怎样排列。把理想结构图换成真实样品的坐标，有机会帮助研究者解释材料为何表现不同，再决定该改动哪里。

最早预印本：北京时间2025年4月11日11:20／美国东部时间2025年4月10日23:20（EDT）；正式论文日期：2026年11月3日。