多孔材料结构解析是MOFs、COFs、沸石等主流多孔新材料研发的核心基石,精准破译材料原子级三维晶体结构、孔隙排布及拓扑构型,是厘清材料构效关系、优化材料性能、拓展应用场景的关键前提。在传统表征技术的桎梏下,微纳尺寸多孔晶体的结构解析长期存在效率低、成功率低、分辨率不足等问题,严重制约新材料迭代升级。而MicroED微晶电子衍射技术的成熟与商业化应用,彻底重构了传统多孔材料结构解析体系,打破诸多技术壁垒。依托青云瑞晶成熟的技术平台、自研算法及丰富的项目经验,MicroED技术可实现多孔材料高效、高精度、低损耗的结构解析,全面赋能多孔新材料科研创新与产业化研发升级。

一 、传统体系弊端:多孔材料结构解析的研发桎梏
长期以来,多孔材料结构解析高度依赖单晶X射线衍射、粉末X射线衍射等传统技术,但其技术特性与多孔材料的合成特征严重不匹配,形成了固化的解析体系短板,成为行业研发共性难题。绝大多数MOFs、COFs多孔材料合成后,仅能生成纳米级、微米级微晶、针状晶或粉末晶体,无法生长出传统单晶衍射所需的大尺寸完整单晶,耗时数周的单晶培养工序不仅拉长研发周期,且多数新型多孔材料始终无法满足测试标准。
同时,传统解析技术对样品消耗量极大,需要数十毫克样品,对于合成难度高、收率极低的新型多孔材料而言,样品稀缺性进一步加剧研发困境。在复杂样品解析层面,传统技术无法有效区分多组分混合物相、微量新生晶相,沸石等多晶粉末材料中的次要新拓扑结构极易被主相信号掩盖,难以精准识别。此外,传统衍射技术分辨率有限,无法清晰解析孔隙内官能团排布、原子堆叠方式及绝对构型,难以满足高端多孔材料机理研究、性能优化的科研需求,整套传统解析体系早已无法适配当下新材料快速迭代的研发节奏。
二 、技术体系重构:MicroED打破传统解析技术壁垒
作为新一代晶体结构解析技术,MicroED连续旋转电子衍射技术基于冷冻透射电镜研发,从原理上革新了多孔材料结构解析的技术逻辑,彻底重构了传统表征体系。青云瑞晶依托源自斯德哥尔摩大学MicroED发明团队的核心技术力量,结合自主研发的超低电子剂量数据收集软件、完善的TEM与PXRD自建平台,优化形成了适配全品类多孔材料的标准化解析体系,彻底解决了传统技术的诸多痛点。
相较于传统技术,重构后的MicroED解析体系具备全方位核心优势。在样品适配性上,该技术仅需1-2mg样品,可适配低至百纳米尺寸的微纳晶体,完美兼容纳米晶、粉晶、针状晶及多组分混合相,无需繁琐的大尺寸单晶培养工序。在解析效率上,自研高通量数据处理软件可实现快速数据优化,公司自有冷冻电子透射显微镜,无需公共设备机时排队,常规样品3-5天即可交付完整结果,加急样品最快24小时可出具初步解析数据,研发效率实现数十倍提升。在解析精度上,技术整体解析成功率达98%以上,可100%精准判定手性材料绝对构型,可稳定获得<3Å高分辨率三维衍射数据,能够清晰定位所有非氢原子,精准呈现多孔材料孔道结构、原子堆叠及界面作用机制,解析精度与实用性远超传统衍射技术。这套全新的技术体系,彻底升级了多孔材料结构解析的行业标准。
三 、多场景落地:MicroED体系适配各类多孔材料解析
经过长期项目积淀,青云瑞晶的MicroED结构解析体系已实现MOFs、COFs、沸石、有机分子、无机材料等多孔材料的全覆盖落地,积累了数百例成熟解析案例,充分验证了新体系的实用性与可靠性,为各类多孔新材料研发提供坚实支撑。
在MOFs材料领域,平台已完成130+例解析案例。针对二维导电MOF难以生长大单晶、无法用传统XRD解析的难题,青云瑞晶依托MicroED技术,精准破译5-10μm尺寸Cu₃HHTT₂导电MOF的完整结构,明确其罕见的AA堆叠结构与超短层间距离,为导电MOF的电子传输机理研究提供了权威的原子级数据支撑。
在COFs材料领域,累计完成50+例解析项目,可实现<3Å的高分辨率结构解析,精准捕捉不同官能团修饰带来的孔隙微环境差异。同时,团队成功解析COF-300晶体结构,首次通过电子衍射技术证实其为7倍互穿钻石拓扑(dia-c7)异构体,攻克了COFs互穿异构体难以精准表征的行业难题。
在沸石微孔材料领域,传统表征手段极易忽略粉末样品中的微量新晶相,而青云瑞晶依托MicroED三维电子衍射技术,成功从标称纯相的ECNU-21粉末样品中发现并全新解析了新型沸石ECNU-23的晶体结构,也是国内为数不多利用该技术实现新沸石结构发现与验证的落地案例。同时,平台可实现ZSM-5等主流沸石分子筛的超高精度解析,分辨率可达0.8Å,3天即可完成全流程解析,清晰厘清骨架原子排布、孔道尺寸与缺陷结构,为催化、吸附领域沸石新材料的研发、改性与性能优化提供了重要依据。全方位的落地应用,充分印证MicroED重构的解析体系可高效适配多孔材料多元化、高难度的研发需求。
四 、全链服务赋能:加速多孔新材料研发升级进程
不止于前沿技术支撑,青云瑞晶搭建了从样品评估、制备、数据采集、结构精修到成果交付的一站式全链条多孔材料结构解析服务体系,进一步放大MicroED技术优势,全方位助力新材料研发升级。平台配备数十种专属样品制备方案与国际一流冷冻电镜设备,可最大程度保留多孔材料原始晶体结构,避免测试过程中结构失真、骨架损伤。
整套服务流程标准化、高效化,无需客户对接公共设备、无需自主优化测试参数,专业技术团队可针对不同多孔材料特性定制专属解析方案,输出符合Nature、Science等国际顶级期刊学术标准的三维结构数据、衍射图谱及辅助分析报告。相较于传统解析模式周期长、成本高、数据不稳定的弊端,全新的MicroED解析服务体系大幅降低了高校科研、企业新材料研发的表征门槛,有效缩短多孔材料从合成、结构确证到性能验证、产业化落地的全流程周期。









