💡这项突破是什么?
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金属有机框架（MOFs）是一类结构、功能高度可控的多孔框架材料。基于孔道主体框架装载有序排列的功能客体物种并形成超晶格结构，将能赋予该类复合材料优异的电学、光学或磁学等性质，因而成为新型功能材料的研究热点。然而，这类新型功能材料原子、分子级精准、直观的结构表征极具挑战。尽管传统电子显微技术是一种强大的原子级材料表征工具，但面对电子辐照极度敏感而易损的多孔框架超晶格结构往往难以直接应用。浙江工业大学电镜中心低剂量成像团队结合冷冻与低剂量电子显微技术，成功实现了辐照敏感金属卤化物多孔框架超晶格结构的分子水平直观解构。
近日，浙江工业大学朱艺涵教授团队与上海交通大学崔勇教授团队、加州大学洛杉矶分校段镶锋团队合作，通过利用锆（IV）金属有机框架作为主体框架，采用配位辅助组装策略实现金属卤化物子晶格的定向成核和精确生长，合成了一系列单晶多孔超晶格，并耦合冷冻与低剂量电子显微技术实现了该类金属卤化物多孔框架超晶格结构的精准表征，为构建“结构-性质”关系提供了分子水平的微观洞见。这一研究成果以“Metal-halide porous framework superlattices”为题近期发表在Nature上。
多维PbI2@MOF超晶格的结构模型
该研究不仅实现了金属卤化物单元在MOF主体晶格中的完美嵌入，而且形成了由0D、1D和2D金属卤化物构建单元组成的超晶格多样结构，并带来了特殊的圆偏振光发射性质。冷冻低剂量电镜为同时实现金属有机框架主体结构和金属卤化物客体物种的精准成像提供了关键表征工具，并助力构建新型三维多孔超晶格功能材料从“创制”到“解构”的研究闭环。
PbI2@MOF超晶格的冷冻低剂量
高分辨透射电子显微像
朱艺涵教授团队长期聚焦低剂量电子显微方法发展与物质科学应用。围绕辐照损伤机制探索、低剂量成像方法发展与辐照敏感材料成像应用开展系列工作（Nat. Commun., 2025, 16, 261；Chem. Soc. Rev., 2024, 53, 502；Nat. Commun., 2023, 14, 5831；Adv. Mater., 2020, 1907619；Nat. Commun., 2019, 10, 1932；Nat. Mater., 2017, 16, 532；CN 115406917A），旨在实现低剂量成像方法从挑战到通用、从静态到动态的发展。近期，通过冷冻技术抑制辐解损伤并联合低剂量电子显微成像，为晶体有机聚合物、超晶格结构等极端辐照易损材料原子、分子级精准、直观的显微成像提供了关键的可行性策略（Nature, 2025, 10.1038/s41586-024-08447-0；Nat. Chem., 2024, 16, 1906；J. Am. Chem. Soc., 2024, 146, 12547；Angew. Chem., 2024, 63, e202403473；Sci. Adv., 2023, 9, 1169）。
原文链接
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08447-0
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