弄清楚材料晶格的振动性质与局部电子结构之间的关系对于理解固体材料与声子传输有关的性质非常重要。目前由于STEM表征振动光谱的进展，人们能够直接以高空间分辨率和高能量分辨率的方式观测缺陷或者界面的局域声子模。但是，如何使用STEM进一步的达到理论极限的分辨率，从而揭示化学键对于局域声子模的影响，需要灵敏度超高的达到化学键尺度的实验。

有鉴于此，中国科学院大学周武、范德堡大学Sokrates T. Pantelides等通过改善表征技术的稳定性和灵敏度，在单层石墨烯材料中对同一个掺杂位点和相邻碳原子的特定振动信号进行表征，而且能够清楚的分辨不同化学键的结构，表征结果与DFT计算的结果相互吻合。

本文要点

（1）

通过改善仪器的稳定性和振动光谱的灵敏度，能够研究石墨烯材料中掺杂原子对声子模的影响，精度达到单原子。明确的表征发现不同化学键结构的碳原子，此外发现质量比较轻 的氮掺杂原子的三重配位结构，说明掺杂原子的质量效应能够影响振动光谱。通过DFT理论计算，对振动光谱表征结果分析和补充验证，说明点缺陷位点的模与缺陷的结构失配密切相关。

（2）

这项工作为直接进行灵敏度达到化学键的局部声子模观测表征提供可能，为研究石墨烯的缺陷提供帮助。

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Mingquan Xu, De-Liang Bao, Aowen Li, Meng Gao, Dongqian Meng, Ang Li, Shixuan Du, Gang Su, Stephen J. Pennycook, Sokrates T. Pantelides & Wu Zhou, Single-atom vibrational spectroscopy with chemical-bonding sensitivity. Nat. Mater. (2023).

DOI: 10.1038/s41563-023-01500-9

https://www.nature.com/articles/s41563-023-01500-9