一、【科学背景】
多孔材料（如沸石、金属有机框架）具有规整的微孔结构，是催化、气体分离、传感等领域的核心材料。其性能与骨架内客体物种的化学形态、空间分布及微观结构密切相关，主客体化学研究是阐明材料构效关系、优化性能的关键前提。
然而，精准识别微孔骨架内的客体物种长期面临技术瓶颈：光谱技术可解析主客体相互作用，但缺乏空间定位能力；衍射方法仅能反映晶体平均结构，难以捕捉客体分布不均引发的局部非均匀性，无法满足精细表征需求。
近年来，低剂量相位衬度电子显微镜虽能实现原子级实空间成像，为客体识别提供新路径，但传统技术会形成难以区分的虚假衬度，极易导致客体物种误判，严重影响结果可靠性。
二、【创新成果】
为解决这一问题，浙江工业大学的朱艺涵教授和李小年教授，华南理工大学的韩宇教授以及中国科学院大连化学物理研究所的郭鹏研究员等研究者提出GASSB‑Ptycho新方法。该技术从根源消除孔道伪影，获得化学可解析的高保真相位图像。将其应用于Co‑ZSM‑5催化体系，实现了沸石孔道内单核与双核钴氧簇活性位点的精准识别，解决了传统方法难以区分真实客体与伪影、无法解析限域金属活性位点精细结构的难题。相关成果以“High-fidelity identification of guest species in porous materials”为题发表于国际顶级学术期刊《Nature》。
图1. 高斯化单边带叠层衍射成像的原理与工作流程 © 2026 Nature
图2. 标准SSB与GASSB型图的实验比较 © 2026 Nature
图3. Co-ZSM-5的表征 © 2026 Nature
图4. Co-ZSM-5中Co的种类鉴定 © 2026 Nature
三、【科学启迪】
这项研究揭示了传统相衬电镜在多孔材料孔道成像中伪影产生的内在机制，打破了以往仅依赖图像衬度直接判定客体物种的认知误区，提醒研究者在使用先进电镜技术时必须重视成像原理与信号真实性。所提出的GASSB‑Ptycho方法不仅能够有效抑制伪影、实现高保真成像，更为4D‑STEM叠层衍射技术的优化提供了新的设计思路，可广泛应用于沸石、金属有机框架及各类束敏感材料的精细表征。同时，研究首次清晰识别Co‑ZSM‑5中单核与双核钴氧簇活性位点的结构与分布，为理解限域金属催化剂的构效关系提供直接实验依据，也为高效催化材料的理性设计指明方向。
原文信息：Feng, Q., Wang, L., Li, Y. et al. High-fidelity identification of guest species in porous materials. Nature 653, 739-745 (2026).
