研究综述

　　近日，华南理工大学前沿软物质学院、先进造纸与纸基材料全国重点实验室韩宇教授参与领导的研究工作发表于《Nature》。该研究面向多孔材料中“如何可靠识别客体分子”这一关键问题，发展了一种高保真电子显微成像新方法，为沸石、金属有机框架等晶态多孔材料中的主客体化学研究提供了重要工具。

　　多孔材料广泛应用于催化、分离和传感等领域，其功能往往由孔道中吸附、限域或转化的客体分子决定。然而，这些客体通常尺寸小、含量低、分布不均，且常由轻元素组成，长期以来难以被直接、准确地识别。现代电子显微镜已经可以常规实现亚埃级空间分辨率，原则上是研究多孔材料中客体分子的理想手段。但在电子显微技术的实际应用中，一个重要问题往往被忽视：图像的“真实可信”比单纯追求“更高分辨率”更为关键。要获得可靠的电镜图像，必须对成像机制有深刻理解。

　　研究团队发现，当前广泛使用的多种相位衬度成像方法虽然适合观察轻元素客体，但其衬度传递函数往往呈带通（band-pass）形状，会在实空间产生明显的点扩散函数旁瓣。对于多孔材料的主客体研究而言，这一问题尤其致命：旁瓣可将孔壁原子的强衬度“扩散”到孔道内部，产生看似客体分子的假信号，从而导致结构误判。

　　为解决这一问题，团队提出了高斯变迹单边带电子叠层成像方法（Gaussian-apodized single-sideband ptychography, GASSB-Ptycho）。该方法通过在倒空间中对双重重叠区域进行高斯加权，将相位衬度传递函数调制为接近高斯形状，从而显著抑制点扩散函数旁瓣及其导致的孔道内伪影，获得更具化学可解释性的高保真相位图像。

高斯变迹单边带电子叠层成像（GASSB-Ptycho）原理

　　基于这一方法，研究团队在重要催化体系Co–ZSM-5中实现了孔道内Co–oxo客体物种的可靠识别，揭示了单核和双核Co–oxo物种的共存，并结合三维电子衍射、拉曼、红外、TOF-SIMS、EXAFS/XANES及磁性测量等多种手段进行了交叉验证。该工作不仅为沸石限域金属活性中心的直接识别提供了新证据，也为复杂多孔材料中局域非均一结构的高保真可视化提供了通用思路。

论文信息

　　相关研究成果以“High-fidelity identification of guest species in porous materials”为题发表于国际顶级学术刊物《Nature》。论文第一作者为浙江工业大学研究生冯启龙，共同通讯作者为浙江工业大学朱艺涵教授、李小年教授，华南理工大学韩宇教授，以及中国科学院大连化学物理研究所郭鹏研究员。其中，韩宇教授参与了项目构思与研究设计，并主导论文撰写。

　　论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10527-2

部分通讯作者简介

　　韩宇，华南理工大学电子显微中心主任、前沿软物质学院教授、先进造纸与纸基材料全国重点实验室科研骨干。2004年被麻省理工学院《科技评论》杂志评选为百名青年发明家；2006年获新加坡青年科学家奖；2008年获Thomson Reuters Research Fronts Award（汤姆逊研究前沿奖）；2021年获得德国洪堡研究奖；2019-2024年连续6年入选科睿唯安（Clarivate Analytics）高被引学者。

　　韩宇教授2003年博士毕业于吉林大学，并先后在新加坡A-STAR（2003-2008）、沙特阿卜杜拉国王科技大学（2009-2023）从事科研工作。主要从事多孔材料的合成与应用（催化、分离、水处理），以及电子束敏感材料的高分辨电子显微成像方面的研究，是超低剂量电子显微成像技术的联合发明人。发表学术论文400余篇，其中包括权威期刊如Nature、Science、Nature Nanotechnology、Nature Chemistry、Nature Materials等，总引用次数超过60000，H-index大于130。