摘要：2025年1月10日，瑞典斯德哥尔摩大学邹晓冬院士、罗翼研究员、华东师范大学吴鹏教授、徐浩教授在国际顶级期刊Nature Synthesis发表题为《Atomic-scale insights into topotactic transformations i

了解相变的原子尺度结构动力学对于开发材料和调整其性能至关重要。

然而，许多材料都是以具有大晶胞和/或复杂结构的多晶粉末形式获得的，这使得使用传统的X射线衍射技术研究详细的结构变化具有挑战性。

2025年1月10日，瑞典斯德哥尔摩大学邹晓冬院士、罗翼研究员、华东师范大学吴鹏教授、徐浩教授在国际顶级期刊Nature Synthesis发表题为《Atomic-scale insights into topotactic transformations in an extra-large-pore zeolite using time-resolved 3D electron diffraction》的研究论文，罗翼研究员、徐浩教授、Yue Han为论文共同第一作者，邹晓冬院士、罗翼研究员、吴鹏教授、徐浩教授为论文共同通讯作者。

邹晓冬，斯德哥尔摩大学材料与环境化学系教授，瑞典皇家工程科学院（IVA）院士（2017），瑞典皇家科学院院士（2019），塔格·埃兰德奖（Tage Erlander Prize）（2002），戈兰·古斯塔夫森化学奖（Göran Gustafsson Prize）（2008）（第一位获得该奖项的华人学者），诺贝尔化学奖评审委员会成员（2021）。

1964年出生，1984年本科毕业于北京大学，1986年硕士毕业于北京工业大学，1995年在斯德哥尔摩大学获得博士学位。随后在Lund University从事博士后研究，1996年加入斯德哥尔摩大学任教，2005年晋升为教授。

邹晓冬院士的主要研究兴趣之一是开发通过电子晶体学精确测定纳米晶体原子结构的方法，致力于无机开放框架材料和金属有机框架的合成、结构测定、拓扑分析和应用。她的团队通过透射电子显微镜解析了沸石和介孔晶体的许多复杂结构。

罗翼，斯德哥尔摩大学研究员。2018年博士毕业于华东理工大学，导师：杨为民院士，2018-2020年在斯德哥尔摩大学从事博士后研究，出站后留校担任邹晓冬院士团队研究员。

罗翼研究员致力于将串行电子衍射技术（SerialED和SerialRED）应用于材料科学（高通量/自动相分析和结构测定）。同时，其研究兴趣为开发新型沸石材料，利用电子衍射技术实现沸石材料的合理设计和合成。

吴鹏，华东师范大学化学与分子工程学院教授，国家杰青，教育部长江学者。

1988年在南京大学获得学士学位，1988-1991年间在南京大学化学系硕博连读，1996年在日本东京工业大学获博士学位。1996-1999年间在日本东京工业大学以及北海道大学担任客座研究员。1999-2003年在日本横滨国立大学任Research Associate。2004年至今任华东师范大学教授。

吴鹏教授主要从事分子筛多相催化材料及其绿色催化化学反应过程的研究，研究兴趣包括烃类选择氧化催化剂的设计合成和环境友好过程的研发。

徐浩，华东师范大学化学与分子工程学院教授，国家优青。2009年和2014年在华东师范大学获得学士和博士学位，博士导师为何鸣元/吴鹏。2019年加入华东师范大学任副教授，现已晋升为教授。

徐浩教授主要从事分子筛材料的设计合成与催化应用研究，截至2022年10月，她发表科技论文50余篇，包括J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、ACS Catal.、Catal. Rev.等。

在这里，作者采用时间分辨三维电子衍射技术来揭示将超大孔硅酸盐沸石ECNU-45转化为ECNU-46的拓扑反应和转化。

ECNU-45具有三维互连24×10×10环通道，而ECNU-46由连接到10环口袋的一维24环通道组成。ECNU-45和ECNU-46都是孔径大于22环的纯硅酸盐沸石的例子。

研究结果表明，六个不同的四面体硅原子位点发生了变化，包括通过键断裂和形成的原子位移、骨架原子的添加和去除。

这项工作介绍了沸石的合成，并提供了对拓扑反应动态过程的原子水平的见解。该研究结果对于推进材料工程和理解原子尺度上的复杂固态反应具有重要意义。

图1：硅酸盐沸石ECNU-45和ECNU-46及结构导向剂（OSDA）的表征

图2：ECNU-45、ECNU-46和EMM-23的框架结构、孔径大小及孔道系统对比

图3：利用三维电子衍射（3D ED）研究拓扑反应中间体

图4：拓扑反应与转化机制

综上，作者利用时间分辨三维电子衍射技术，揭示了超大孔硅酸盐沸石ECNU-45向ECNU-46转化过程中的同质异形反应和转变机制，详细观察了原子尺度上的结构动态变化，包括原子位移、框架原子的增减以及连接键的断裂与形成。

这项研究为通过同质异形反应定制设计和合成材料提供了原子级的深刻理解，有助于推进材料工程的发展；同时增进了对复杂固态反应中原子尺度变化的理解，为相关领域的研究提供了重要的理论基础。

未来，该研究有望应用于沸石材料合成、催化与吸附以及其他晶体材料研究等方面。

Luo, Y., Xu, H., Han, Y.et al. Atomic-scale insights into topotactic transformations in an extra-large-pore zeolite using time-resolved 3D electron diffraction. Nat. Synth (2025). https://doi.org/10.1038/s44160-024-00715-1

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