中新网浙江新闻6月25日电（曹丹 吴赞儿）能够在微观世界里以成像的方式看清多孔材料孔道中的分子，一直是物质科学领域的前沿问题之一。一些传统方法的成像就像“镜中花、水中月”，在不经意间将真实信号和伪影纠缠在一起，往往使人难辨真伪。

　　近日，浙江工业大学化学工程学院电镜中心朱艺涵、李小年教授团队，与华南理工大学韩宇教授团队、大连化物所郭鹏研究员团队合作，发展了一种基于高斯变迹的单边带叠层成像（Gaussian-Apodized Single Side-Band Ptychography，GASSB-Ptycho）的成像新策略，实现了高保真原子级成像与多孔材料客体物种的精准识别。相关成果日前发表于《自然》杂志。

　　多孔材料，就像是微观世界中的“分子旅馆”。其内部大小形状各异的孔道和空腔，能够选择性地“入住”各种物质，即“客体”。主体（多孔骨架）与客体（填充物种）之间的相互作用，决定了材料在气体分离、催化、药物递送等方面的性能。“只有看清了这些‘房客’在‘房间’里的真实状态，我们才能破解材料性能的密码。”朱艺涵说。

　　传统意义上，科学家们常用的相位衬度电子显微成像方法，是一种观测材料微观原子结构的“利器”。它靠捕捉电子穿过样品后的细微相位变化，拍出超高分辨率图像。

　　然而，这套表征工具仍有个致命短板，起到关键作用的“相位衬度传递函数”会像过滤器一样，选择性地增强某些空间频率的信号，同时压制甚至反转另一些频率的信号，从而造成实空间出现“伪影”。

　　“有时候明明看到孔道里有东西，却不敢确定是真实的信号还是‘幻象’，很多研究都卡在这一步。”团队成员冯启龙说。

　　研究发现，部分传统相衬成像方法的信号筛选逻辑，会让原子周围额外产生一圈圈类似水波的“振铃纹”，这些波纹层层叠加，就形成了孔道里的虚假阴影。简单说，就是成像系统本身的“滤镜缺陷”，制造了微观世界的“伪影”。

基于高斯变迹的单边带叠层成像原理。（资料图，浙江工业大学供图）

　　对此，团队创新性地把高斯变迹技术（Gaussian-Apodization）融入单边带叠层成像方法中。“通俗讲，我们给成像系统加装了一个‘高保真信号滤镜’，通过精准调控信号权重，既不牺牲图像的清晰度，又能把那些产生‘伪影’的干扰信号彻底过滤掉。”朱艺涵解释道。

　　利用该新型成像方法，团队在Co-ZSM-5等重要工业催化剂的观测中，成功消除了孔道伪影，第一次清晰、精准地识别出孔道里含氧钴“房客”的真实模样。

　　不仅能分清是单个原子的“单人房客”还是成对原子的“双人房客”，还能摸清它们在孔道里的具体分布位置。“以前我们只能推测多孔材料催化活性中心的结构，现在有了这项技术，能直接‘亲眼看见’，为研发更高效的催化剂提供了最直接的依据。”冯启龙说。

　　谈及这一成果的深层意义，朱艺涵表示，“即使广泛使用的科学工具在某些场景下也可能会存在‘偏见’，从而产生误导性的结果。只有在熟练掌握工具的基础上，不断加深对工具的深层次理解，才能实现‘眼见为实’的最终目标。”（完）