Nếu phân tử tảo cát bao gồm các nguyên tử từ hai nguyên tố khác nhau thì đó là phân tử tảo nguyên tử. Có bảy nguyên tố xuất hiện tự nhiên dưới dạng các phân tử lưỡng nguyên tử ở trạng thái khí của chúng: hydro, nitơ, oxy, flo, clo, brom và iot. Các phân tử nhi đồng là hạt nhân hoặc hạt nhân đơn nhân. Các phân tử đồng nguyên tử được cấu tạo từ hai nguyên tử của cùng một nguyên tố, giống như trường hợp oxy và nitơ được thể hiện trong hình minh họa ở đây.