利用iDPC-STEM技術實現MOF中分子靜態和動態力學行為的真正原子級成像

閱讀：76 發布時間：2025-11-21

實空間成像技術憑借其獨特的實空間解析能力，可直接觀測材料表面的原子排布、界面結構以及各類晶格缺陷，實現局域結構的精準解析，從而可以幫助我們在原子層面理解材料分子的物理化學性質，這一優勢是倒易空間衍射技術所無法替代的。然而，由于沸石、金屬有機框架（MOF）等復雜多孔材料屬于典型的電子束敏感材料，其微觀骨架結構在高能電子束照射下極易發生坍塌、非晶化等不可逆損傷，這對利用電子顯微表征技術從原子層面研究分子的行為和相互作用提出了低劑量觀測的嚴格要求。

蘇州大學申博淵教授課題組及其合作者通過積分差分相位襯度技術 (iDPC-STEM) 對UiO-66（一種典型MOF結構）晶格進行成像和分析，驗證了iDPC-STEM對電子敏感材料中分子可視化的有效性，以及實空間成像在研究分子行為和相互作用方面的優勢。以此為基礎，發展出一種利用骨架限域結構來研究有機分子結構解析和行為研究的實空間方法，為有機分子的電鏡成像研究開辟了新的道路。

我們是世界范圍內極少的以有機小分子結構作為研究對象的電子顯微學研究小組。由于有機分子結構對電子束極其敏感的特性，實空間的電子顯微學成像技術很難應用于對這類有機體系的研究之中。而近年來以iDPC-STEM為代表的一系列低劑量成像技術的普及為這一研究方向帶來了希望。我們自2018年以來一直投身于電子敏感材料的iDPC-STEM成像研究，在分子篩、MOF、鈣鈦礦等體系中取得了一系列進展。本文中我們更是利用這項技術在MOF結構中實現了對于有機分子單元的真正原子級成像，甚至可以研究化學鍵在不同狀態的靜態和動態變化，把低劑量電鏡技術在實空間分子成像中應用到了極致。

申博淵教授

蘇州大學

他們利用Thermo Scientific™ Titan Cubed Themis G2 300 球差校正透射電子顯微鏡上的低劑量iDPC-STEM首次解析了準靜態狀態下 UiO-66 中受限分子對苯二甲酸的原子結構，并在實空間中揭示了其在拉伸和壓縮過程中的分子靜力學和動力學行為。這些結果完美地支持了第一性原理模擬，表明了配位鍵的彈性變形以及 C₆ 環的熱振動。該研究不僅為原子控制和網狀化學中的分子靜力學和動力學成像提供了一種有效的策略，而且為從原子和化學鍵的新視角研究其他分子在受限狀態下的行為和相互作用甚至是物理化學性質開辟了新途徑。相關成果在《Physical Review Letters》期刊上發表（Phys. Rev. Lett. 135, 183001.）。

Phys. Rev. Lett. 135, 183001. DOI: 10.1103/sd72-g4t8

福利時間

歡迎掃碼聯系賽默飛團隊以獲取完整技術細節。經賽默飛銷售人員核實確認為有效采購需求的客戶，將獲得筋膜槍一份

利用iDPC-STEM技術實現MOF中分子靜態和動態力學行為的真正原子級成像

會員登錄

收藏該商鋪

提示