蘇州大學(xué)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(shù) (iDPC-STEM) 對UiO-66（一種典型MOF結(jié)構(gòu)）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(yōu)勢。以此為基礎(chǔ)，發(fā)展出一種利用骨架限域結(jié)構(gòu)來研究有機分子結(jié)構(gòu)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(nèi)極少的以有機小分子結(jié)構(gòu)作為研究對象的電子顯微學(xué)研究小組。由于有機分子結(jié)構(gòu)對電子束極其敏感的特性，實空間的電子顯微學(xué)成像技術(shù)很難應(yīng)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(shù)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(shù)在MOF結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)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(xué)鍵在不同狀態(tài)的靜態(tài)和動態(tài)變化，把低劑量電鏡技術(shù)在實空間分子成像中應(yīng)用到了極致。
申博淵教授
蘇州大學(xué)
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(tài)狀態(tài)下 UiO-66 中受限分子對苯二甲酸的原子結(jié)構(gòu)，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(xué)和動力學(xué)行為。這些結(jié)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(huán)的熱振動。該研究不僅為原子控制和網(wǎng)狀化學(xué)中的分子靜力學(xué)和動力學(xué)成像提供了一種有效的策略，而且為從原子和化學(xué)鍵的新視角研究其他分子在受限狀態(tài)下的行為和相互作用甚至是物理化學(xué)性質(zhì)開辟了新途徑。相關(guān)成果在《Physical Review Letters》期刊上發(fā)表（Phys. Rev. Lett. 135, 183001.）。
Phys. Rev. Lett. 135, 183001. DOI: 10.1103/sd72-g4t8
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