蘇州大學(xué)申教授及合作者通過iDPC-STEM與納米限域效應(yīng)相結(jié)合，在不同主客體限域體系中實(shí)現(xiàn)了限域態(tài)分子結(jié)構(gòu)及相互作用的原子級成像表征。
iDPC-STEM成像技術(shù)的發(fā)展是我們實(shí)現(xiàn)限域態(tài)分子成像的重要前提，這項(xiàng)技術(shù)不僅可以在低劑量下保持較高的分辨率和信噪比，而且增強(qiáng)了輕元素成像襯度，使得主體結(jié)構(gòu)和客體分子可以同時(shí)成像。在本工作中，我們正是利用不同相互作用的限域效應(yīng)，讓小分子構(gòu)象在室溫條件下被“凍結(jié)"， 此時(shí)iDPC-STEM圖像能夠精準(zhǔn)且有效地呈現(xiàn)分子結(jié)構(gòu)，甚至是定量地描述分子間相互作用。展望未來，iDPC-STEM和限域效應(yīng)結(jié)合的成像方法有望應(yīng)用于更多復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)的解析，甚至在生物大分子成像領(lǐng)域達(dá)到和冷凍電鏡相同的效果。
申教授
蘇州大學(xué)
他們利用低劑量iDPC-STEM對三類典型的限域體系展開分子（離子）成像分析與對比研究，包括鈣鈦礦體系（離子鍵）、沸石/芳烴分子體系（范德華相互作用）及金屬有機(jī)框架體系（配位鍵），建立了“限域增強(qiáng)+低劑量成像"協(xié)同的普適性分子解析范式，成功實(shí)現(xiàn)對分子結(jié)構(gòu)和相互作用的原子級成像分析。研究團(tuán)隊(duì)基于iDPC-STEM對電子敏感和輕元素組分成像的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)了對限域態(tài)分子（離子）的近原子級成像，并將分子圖像的長徑比設(shè)為關(guān)鍵參數(shù)，以此評估三種限域體系中主客體相互作用強(qiáng)度。然后，通過改變客體分子，深入分析不同相互作用強(qiáng)度對分子成像質(zhì)量的影響。這些研究結(jié)果構(gòu)建了分子間相互作用與成像襯度的統(tǒng)一理論模型，將實(shí)空間分子解析能力從傳統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)表征拓展到化學(xué)鍵強(qiáng)度的量化分析，為探究復(fù)雜應(yīng)用場景中的分子行為機(jī)理提供了更多可能。
Nat. Commun. 2025, 16, 2447. DOI: 10.1038/s41467-025-57816-4
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