分子筛作为典型的多孔材料之一，在石油催化、气体吸附及分离等领域发挥着重要作用。分子筛的结构表征对于揭示其结构与性能的构效关系、指导新结构新性能材料的设计与合成具有重要意义。然而由于分子筛具有电子束敏感性，对其进行高分辨电子显微表征极具挑战。
联合团队采用了一种先进的扫描相干衍射成像技术（ptychography），在低电子剂量下收集分子筛晶体的四维扫描透射电子显微（4D STEM）数据，经数据分析及算法重构，获得了材料结构的高分辨局域信息。与传统的高分辨扫描透射电子显微镜表征相比，4D STEM可同时收集二维位置及其二维衍射信息，并通过数据处理获得样品的多种信息。扫描相干衍射成像技术则基于4D STEM数据，通过数据重构可获得高分辨率、高信噪比、高电子利用效率的样品相位衬度成像（图1）。
联合团队研究了一种商业化的硅铝分子筛Na-LTA，该分子筛的高铝含量使其对电子束非常敏感。图2展示了本工作获得的Na-LTA分子筛沿 [100] 及 [110] 方向的高分辨相干衍射成像结果。这些高信噪比的图像保证了对该分子筛所有骨架原子的直接观测。同时，Na-LTA分子筛八元环（S8Rs）内的非均匀衬度对应非骨架原子Na+的存在，该Na+以约1/4的占位率可能出现在八元环内四个等效位置上。这是人们首次直接观测到分子筛内非完全占位阳离子的局域结构。此外，联合团队还研究了另一个在工业中广泛应用的分子筛ZSM-5，通过比较不同算法重构的相干衍射成像结果，进一步揭示了此项技术在电子束敏感材料局域结构观测中的应用。该方法有望为未来在原子尺度上研究电子束敏感材料的构效关系提供新手段。
