迄今为止，只有使用探针显微镜和块体材料基底才能获得单层有机晶体（例如酞菁（Pc））的原子级分辨图像。现在，来自奥地利维也纳的一组研究人员利用透射电子显微镜（TEM）确定了这些材料的动力学特性，并使用低剂量电子显微镜对石墨烯基底上酞菁有机晶体的未受损表面进行了成像。

酞菁和铜酞菁（CuPc）单层有机晶体作为表面科学和显微镜应用中的活性材料和模型系统，引起了科学家的广泛关注。

这些有机晶体通常通过探针显微镜成像，但这通常需要使用块体基底材料——其表面用于制备有机晶体。使用块体材料使得晶体无法通过（扫描）透射电子显微镜(TEM) 进行成像。此外，TEM 本身对于这些测量也具有挑战性，因为单层有机晶体的临界电子剂量比块体晶体低几个数量级。

为了解决这个问题，研究人员将CuPcCl 16生长并沉积到另一种单层材料——石墨烯上。然后，研究人员以这些铜酞菁晶体为模型系统，研究了透射电子显微镜（TEM）下有机分子的辐射损伤。

该领域的先前研究已使卤化有机晶体的一些抗辐射性能能够通过像差校正（扫描）透射电子显微镜（TEM）进行测定。这些实验甚至获得了一些晶体内部分子缺陷的图像，但这些实验仅观察了厚度为几十纳米的材料。这项研究首次尝试利用低剂量成像结合平移平均技术，生成单层CuPcCl 16晶体的原子级分辨图像。

为了生长有机晶体单层，奥地利研究人员将CuPcCl 16粉末（Sigma Aldrich，酞菁绿）蒸发到透射电子显微镜（TEM）网格（石墨烯）上的单层石墨烯上。研究人员使用自制的超高真空（UHV）样品制备系统进行沉积。该系统允许将样品转移到TEM，而不会暴露于空气中并避免污染物。使用石英微量天平测量薄膜厚度，所有电子显微镜图像均使用配备环形暗?。ˋDF）探测器的Nion UltraSTEM 100仪器拍摄。

该方法能够从原子层面解析电子束下CuPcCl 16单层晶体的动力学。此外，利用低剂量电子显微镜可以生成未受损分子的图像。

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研究结果揭示了二维层中的动力学和辐射损伤机制，并补充了先前对块体晶体的研究。然而，与块体研究不同的是，损伤机制和后续反应可以直接成像。

研究人员发现，主要的损伤机制是由于电子辐照时氯原子的瞬间损失?？梢怨鄄斓绞芩鸱肿又涞慕涣?，这导致了晶体结构的稳定，这使得晶体能够在更高的电子剂量下成像。

然而，这些单层晶体的临界电子剂量远低于块体晶体。研究人员将其归因于两个主要原因。首先，临界电子剂量被定义为“衍射斑强度衰减至1/e时的剂量”。然而，这一定义对单个分子的损伤并不敏感。相反，它考虑了晶体中长程有序性的退化。

第二个原因是所谓的“笼效应”。这种效应在损伤机制中起着关键作用，如果电子破坏了键，随后产生的自由基就无法逃离晶体。对于较大的原子（例如氯原子）来说，这种情况更容易发生。这导致原子复合的可能性很高。

除了展示动力学和辐射损伤机制之外，对单层未受损晶体结构进行成像的能力将允许表征由二维材料和有机分子组成的新复合材料。