浙江工业大学揭示MOFs非经典电子辐照损伤机制

电子-物质相互作用机制的深刻认知为电子显微学、电子束微纳加工等重要领域的技术发展奠定了关键理论基础。探明物质的电子辐照损伤机制将助力洞悉电子显微成像的源头挑战，并有力推动先进电子显微技术在化工、材料等领域中的应用，尤其是面向分子筛、金属有机框架材料（MOFs）、共价有机框架材料（COFs）和有机晶体等电子辐照敏感材料实现无损高分辨成像。然而，经典电子辐照损伤机制和相关物理模型，往往来自于宏观测量、间接测量或理论预测等，部分简单机制模型如撞击损伤、电离损伤（辐解）、荷电效应和热效应等，在实际应用过程中往往因过于简化难以适配复杂的材料体系。

针对这一挑战，浙江工业大学化工学院李小年/朱艺涵教授团队与物理学院林强教授团队紧密合作，联合低剂量电子显微方法和从头算分子动力学模拟等方法，在正空间动态追踪MOFs材料电子辐照诱导结构演变行为，并深入探索了非经典辐照损伤机制及其物理模型。相关研究结果在分子尺度揭示了可逆辐解机制（reversible radiolysis）与辐解增强撞击机制（radiolysis enhanced knock-on displacement）等非经典机制。相关机制精准解释了包括“直接剂量率效应”、“结构自修复”以及“位点特异性敲除”等特殊辐照诱导结构演变行为，并被低温和气氛条件下的损伤行为所验证，丰富了由经典辐照损伤机制所构建的辐照损伤机制谱图和理论框架，为电子显微成像策略的选择提供了全新的视角。

 UiO-66(Hf) MOF的辐照损伤事件及其时间尺度示意图

分子级自修复事件及位点特异性敲除过程的直接观察

相关研究以“Unravelling nonclassical beam damage mechanisms in metal-organic frameworks by low-dose electron microscopy”为题，发表于 Springer Nature 旗下的《Nature Communications》期刊上，浙江工业大学为第一单位和通讯单位，物理-化工学院联合培养（学科交叉博士项目）徐晓秋博士为第一作者，化学工程学院李小年/朱艺涵教授和物理学院林强教授为通讯作者。该研究工作依托浙江工业大学电镜中心的“环境电镜硬件平台―低剂量电子显微技术”特色软硬件体系支撑，获得了国家重点研发计划（2021YFA1501801、2022YFE0113800）、国家自然科学基金（22122505、22075250、21771161）和浙江省教育厅科研基金（Y202147100）等项目的大力支持。

https://www.nature.com/articles/s41467-024-55632-w

浙江工业大学物理-化学工程学院联合培养学科交叉博士，主要从事微尺度材料表界面结构的可视化解析和微观机制研究，在Nat. Commun., Joule., Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Adv. Funct. Mater.等期刊发表论文5篇。

浙江工业大学化学工程学院教授，博士生导师，国家优秀青年基金项目获得者。主要从事先进电子显微方法学发展和物质科学应用。入选中组部国家级海外引才计划、浙江省海外引才计划及高校领军人才培养计划。相关成果在Science及其子刊、Nature及其子刊等权威期刊发表论文100余篇，引用次数20000余次，H指数67；主编图书分册1部、撰写图书章节4章；获国际催化协会青年科学家奖、美国显微学会主席学者奖、中国材料与试验团体标准贡献奖等。 

浙江工业大学物理学院教授，博士生导师，国家杰出青年基金项目、德国洪堡基金获得者。主要从事量子精密测量、量子光学、激光物理等领域的研究。入选国家和浙江省级人才项目，被授予“浙江省优秀教师”等荣誉称号，享受国务院政府特殊津贴。发表学术论文200余篇，出版《现代光学基础与前沿》等四本专著。获全国高等学校自然科学奖二等奖、国家技术发明奖三等奖、浙江省技术发明奖一等奖等。

浙江工业大学化学工程学院教授，博士生导师，主要从事工业催化剂技术与绿色工艺等研究。入选加拿大工程院院士、教育部长江学者、浙江省特级专家、新世纪国家百千万人才工程，被授予“浙江省有突出贡献中青年专家”“全国模范教师”“全国先进工作者”等称号，享受国务院政府特殊津贴。发表学术论文500余篇，已授权发明专利100余项。先后获国家技术发明二等奖1项、参与（排名第三）获国家技术发明二等奖1项，获省部级科技一等奖4项和中国青年科技奖等。