材料的三維（3D）原子排列決定了它們的物理和催化特性。由于表面懸空鍵、缺陷和位錯的優勢以及有限尺寸所固有的量子效應，納米晶體的3D結構通常會偏離其整體對應物的周期性原子排列。這樣的偏差在直徑小于4nm的小納米晶體中更加明顯。這些獨特的物理特性使納米晶體成為非均相催化劑具有吸引力。合成的納米晶群體趨于具有異質的原子結構，因為要對單個納米晶體的水平進行統一控制非常困難。**的膠體合成中使用的有機配體和溶劑會協調表面原子，并進一步影響納米晶體的晶體和電子結構。因此，要了解它們獨特的性質，需要從溶液相直接在單個納米晶體的水平上**和可重復地測定單個原子的位置，而大多數催化和化學反應都發生在溶液相中。可以通過電子斷層掃描確定納米晶體的3D原子結構，從而從傾斜的透射電子顯微鏡（TEM）圖像序列重建結構。然而，該方法依賴于在真空下和襯底下的圖像采集，這會導致納米晶體的結構變形。此外，由于缺少投影方向，空間分辨率在3D空間中經常不均勻。作為替代方法，基于冷凍TEM的單粒子重建也不適合研究異質納米晶群體，因為該分析依賴于從大量假設具有相同結構的不同粒子收集的2D圖像。之前曾引入3D SINGLE作為解決溶液中納米晶體3D結構的直接方法，但獲得的分辨率僅足以確定3D的整體形態和對如何分析此類信息以提取關鍵結構因素仍然受到限制。

今日，在韓國基礎科學研究所(IBS)、首爾國立大學Jungwon Park，美國勞倫斯伯克利國家實驗室Peter Ercius和澳大利亞莫納什大學Hans Elmlund團隊（共同通訊作者）帶領下，與韓國延世大學、韓國建國大學、美國加州大學和美國卡夫利納米科學研究所合作，開發了一種“布朗單粒子重建”方法（原子分辨率3D SINGLE），并將其應用于分析溶液中單個Pt納米晶體的3D原子排列。高分辨率3D密度圖顯示了來自同一合成批次和擬合原子模型的8個單獨的Pt納米晶的fcc結構的結構異質性，包括單晶度、畸變和位錯。3D原子位置的**分配（±19 pm）允許直接研究晶格膨脹、內部缺陷、表面和位錯平面附近的應變及其對自由能的貢獻。結果表明，在基于SINGLE方法的實際溶液中得到的結構信息可以為未來改進合成和理解當前材料的性能提供重要的新指導。相關成果以題為“Critical differences in 3D atomic structure of individual ligand-protected nanocrystals in solution”發表在了Science。