共价有机骨架材料（COFs）作为一类由有机结构单元通过共价键连接形成的晶态有机多孔材料，凭借高孔隙率、高比表面积、孔结构可调及低骨架密度等独特优势，在吸附分离、催化反应、能源存储等多个领域展现出广阔应用前景。然而，COF材料普遍面临晶体尺寸偏小的问题，难以形成满足传统解析方法要求的大尺寸晶体，这使得COF结构解析长期以来成为制约其研发与应用的关键瓶颈。随着 MicroED技术的兴起与成熟，为COF结构解析提供了高效、精准的全新解决方案。

一、COF结构解析的传统困境与技术痛点

COF材料的结构决定其性能，精准解析晶体结构是实现材料功能优化与定向设计的前提。但在实际研究中，COF结构解析却面临诸多难以逾越的障碍。传统解析方法中，单晶X射线衍射法是晶体结构解析的金标准，但该方法对晶体尺寸要求严苛，需要获得足够大且有序的晶体才能收集到高质量衍射数据。而COF材料的合成过程中，有机结构单元的共价键连接方式复杂，往往只能形成微晶或纳米晶，难以满足单晶X射线衍射法的实验要求。

粉末X射线衍射法虽可用于微晶材料的结构解析，但操作流程繁琐，数据解读难度大，尤其对于成分复杂或晶体结构特殊的COF材料，往往难以获得精准的结构信息。这些技术局限导致许多COF材料的结构长期处于未知状态，严重阻碍了其性能机制研究与产业化进程。

二、 MicroED技术：COF结构解析的突破性解决方案

MicroED技术是基于冷冻透射电镜开发的一种结构解析技术。通过电子对微小的晶体进行衍射，收集电子衍射数据并进行数据解析。该技术所需晶体尺寸极小，微纳米尺寸的晶体就可以产生足够高的信噪比衍射信号。可以快速、高效地提供高分辨率的衍射数据，大幅降低对样品形状、纯度和尺寸的要求，为解决微纳晶体材料结构解析难题提供了革命性思路。这样的特性恰好匹配COF材料晶体偏小的特点，从根本上突破了传统方法的晶体尺寸限制。

青云瑞晶作为MicroED技术应用的领军企业，进一步放大了该技术的优势。公司创始团队源自斯德哥尔摩大学 MicroED 技术的发明团队，拥有深厚的技术积累，已完成多篇Nature、Science主刊的结构解析工作。依托自主研发的超低电子剂量数据收集软件，青云瑞晶实现了COF结构解析的高效化与精准化，解析成功率高达98%以上，且能实现100%绝对构型解析。

与传统方法相比，MicroED技术不仅大幅降低了对COF样品形状、纯度和尺寸的要求，样品消耗量不足1mg，还将解析周期缩短至3-5天，最快可实现24小时内交付结果，显著提升了研发效率。

三、典型案例：MicroED技术在COF结构解析中的实践应用

多项学术研究案例证明，MicroED技术在COF结构解析中具有不可替代的优势，青云瑞晶的技术支撑也为这些突破性研究提供了重要保障。

案例一：确定COF框架中所有非氢原子的位置

2019年，北京大学孙俊良课题组与武汉大学汪成课题组合作开展等结构三维COF的研究。研究团队设计合成了三种分别带有- H、-Me和-F有机基团的三维COF，在不改变拓扑结构和互穿程度的前提下实现了孔隙环境的微调。为精准测定这三种同构COF的晶体结构，团队采用了等同于MicroED的连续旋转电子衍射（cRED）技术，在青云瑞晶的技术支持下，成功获得了分辨率高达0.9-1.0Å的数据集，首次通过三维电子衍射技术直接确定了COF框架中所有非氢原子的位置，为后续的性能研究奠定了坚实基础。

案例二：验证新的异构体是7倍互穿的钻石拓扑结构（dia-c7）

2018年，兰州大学王为课题组与北京大学孙俊良课题组合作报道了首例COF互穿异构体COF-300。为验证该异构体的晶体结构，研究团队采用粉末X 射线衍射（PXRD）与旋转电子衍射（RED）相结合的分析方法，其中RED技术等同于MicroED技术。团队成功验证了COF-300是7倍互穿的钻石拓扑结构（dia-c7），这一发现为COF异构体的研究提供了全新视角，也彰显了MicroED技术在复杂COF结构解析中的精准性。

MicroED技术在COF结构解析中的应用，不仅解决了长期困扰科研界的技术难题，更对COF材料领域的发展产生了深远影响。截至目前，青云瑞晶已成功完成40多个COF材料结构解析案例，涵盖不同拓扑结构、功能基团修饰的各类COF材料，积累了丰富的实践经验，其技术服务得到了国内外科研团队的广泛认可。这些成功案例不仅推动了学术研究的深入开展，也为COF材料的产业化应用提供了关键的结构数据支持。