X射线晶体学结合电子晶体学在复杂无机晶体结构解析中的应用

黎建 林聪 林建华 孙俊良

引用本文: 黎建, 林聪, 林建华, 孙俊良. X射线晶体学结合电子晶体学在复杂无机晶体结构解析中的应用[J]. 物理化学学报, 2020, 36(1): 190705. doi: 10.3866/PKU.WHXB201907052 shu
Citation:  Li Jian, Lin Cong, Lin Jianhua, Sun Junliang. Application of Combining X-ray Diffraction and Electron Crystallography for Determination of Complex Inorganic Crystal Structure[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2020, 36(1): 190705. doi: 10.3866/PKU.WHXB201907052 shu

X射线晶体学结合电子晶体学在复杂无机晶体结构解析中的应用

    作者简介:


    孙俊良研究员,1979年出生。2006年获得北京大学化学与分子工程学院博士学位,师从林建华教授;现为北京大学化学与分子工程学院无机固体材料化学课题组组长,博士生导师,主要研究方向为无机微孔材料的合成和应用、结构解析方法的发展,致密固相化合物。;
    通讯作者: 孙俊良, junliang.sun@pku.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21527803, 21471009, 21621061)资助项目

摘要: 自然界中的材料,比如无机材料,有机材料,生物材料等等,均有其独特的物理和化学性质。而材料的性能又与材料的结构息息相关,只有充分了解了材料的结构,才能更加深入的研究材料性质。因此,材料结构的确定在化学、物理、生物等学科中的显得尤为重要。X射线晶体学作为传统的结构解析技术仍然是目前最重要的结构解析手段,但是对于复杂结构,X射线衍射晶体学解析结构也存在一些不足,往往需要其他技术手段相补充才能完成复杂结构的结构解析。电子晶体学虽然起步比X射线晶体学晚,但是,经过近几十年的发展,已经是结构解析领域一个非常重要的手段。本文将主要介绍X射线晶体学结合电子晶体学在复杂无机晶体结构解析中的应用。

English

    1. [1]

      陈小明, 蔡继文.单晶结构分析的原理与实践.北京:科学出版社, 2007: 15.Chen, X. M.; Cai, J. W. Principle and Practice of Single Crystal Structure Analysis; Science Press: Beijing, 2007; p. 15.

    2. [2]

      Zou, X. D.; Hovmoller, S.; Oleynikov, P. Electron Crystallography Electron Microscopy and Electron Diffraction; Oxford University Press: UK, 2011; p. 86.

    3. [3]

      Patterson, A. L. Phys. Rev. 1934, 46, 372. doi: 10.1103/PhysRev.46.372

    4. [4]

      Sheldrick, G. M. Acta Crystallogr. A 1990, 46, 467. doi: 10.1107/S0108767390000277

    5. [5]

      Oszlányi, G.; Sütő, A. Acta Crystallogr. A 2004, 60, 134. doi: 10.1107/S0108767303027569

    6. [6]

      De Vries, R. Y.; Briels, W. J.; Feil, D. Acta Crystallogr. A 1994, 50, 383. doi: 10.1107/S0108767393012802

    7. [7]

      Mitchell, M. An Introduction to Genetic Algorithms; MIT Press Cambridge: MA, USA, 1998.

    8. [8]

      Deem, M. W.; Newsam, J. M. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 7189. doi: 10.1021/ja00044a035

    9. [9]

      Tang, L. Q.; Shi, L.; Bonneau, C.; Sun, J. L.; Yue, H. J.; Ojuva, A.; Lee, B. L.; Kritikos, M.; Bell, R. G.; Bacsik, Z.; et al. Nat. Mater. 2008, 7, 381. doi: 10.1038/nmat2169

    10. [10]

      Su, J.; Wang, Y. X.; Wang, Z. M.; Lin, J. H. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6080. doi: 10.1021/ja901330u

    11. [11]

      Baerlocher, Ch.; Gramm, F.; Massguer, L.; McCusker, L. B.; He, Z.; Hovmoller, S.; Zou, X. Science 2007, 315, 1113. doi: 10.1126/science.1137920

    12. [12]

      Lorgouilloux, Y.; Dodin, M.; Paillaud, J. L.; Caullet, P.; Michelin, L.; Josien, L.; Ersen, O.; Bats, N. J. Solid State Chem. 2009, 182, 622. doi: 10.1016/j.jssc.2008.12.002

    13. [13]

      Inge, A.; Huang, S. L.; Chen, H.; Moraga, F.; Sun, J. L.; Zou, X. D. Cryst. Growth Des. 2012, 12, 4853. doi: 10.1021/cg300647s

    14. [14]

      Ju, J.; Lin, J. H.; Li, G. B.; Yang, T.; Li, H. M.; Liao, F. H.; Loong, C. K.; You, L. P. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 5607. doi: 10.1002/anie.200352263

    15. [15]

      Yang, T.; Bartoszewicz, A.; Ju, J.; Sun, J. L.; Liu, Z.; Zou, X. D.; Wang, Y. X.; Li, G. B.; Liao, F. H.; Martín, M. B.; et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 12555. doi: 10.1002/anie.201106310

    16. [16]

      Estermann, M. A.; McCusker, L. B.; Baerlocher, C. J. Appl. Cryst. 1992, 25, 539. doi: 10.1107/S0021889892004862

    17. [17]

      Baerlocher, Ch.; McCusker, L. B.; Palatinus, L. Z. Kristallogr. 2007, 222, 47. doi: 10.1524/zkri.2007.222.2.47

    18. [18]

      Kolb, U.; Mugnaioli, E.; Gorelik, T. E. Cryst. Res. Technol. 2011, 46, 542. doi: 10.1002/crat.201100036

    19. [19]

      Zhang, D.; Oleynikov, P.; Hovmoller, S.; Zou, X. D. Z. Kristallogr. 2010, 225, 94. doi: 10.1524/zkri.2010.1202

    20. [20]

      Xu, L.; Zhang L.; Li, J.; Koki, M.; Peng, F.; Xu, H.; Lin, C.; Gao, L.; Jiang, J. G; Watcharop, C.; et al. Chem. Eur. J. 2018, 24, 9247. doi: 10.1002/chem.201802087

    21. [21]

      Hua, W.; Chen, H.; Yu, Z. B.; Zou, X. D.; Lin, J. H.; Sun, J. L. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 5868. doi: 10.1002/anie.201309766

    22. [22]

      Huang, S. L.; Su, J.; Kirsten, C.; Ken, I.; Liang, J.; Zou, X. D.; Sun, J. L. Inorg. Chem. Front. 2014, 1, 278. doi: 10.1039/C3QI00088E

    23. [23]

      Zhang, Y. B.; Su, J.; Hiroyasu, F.; Yun, Y. F.; Felipe, G.; Adam, D.; Zou, X. D.; Omar, M. Y. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 16336. doi: 10.1021/ja409033p

    24. [24]

      Ding, H.; Li, J.; Xie, G. H.; Lin, G. Q.; Chen, R. F.; Peng, Z. K.; Yang, C. L.; Wang, B. S.; Sun, J. L.; Wang, C. Nat. Commun. 2018, 9, 5234. doi: 10.1038/s41467-018-07670-4.

    25. [25]

      Ma, T.; Li, J.; Niu, J.; Zhang, L.; Ahmed S, E.; Lin, C.; Shi, D.; Chen, P. H.; Li, L. H.; Du, X.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2018, 40, 6763. doi: 10.1021/jacs.8b03169

    26. [26]

      Gramm, F.; Baerlocher, C.; McCusker, L. B.; Warrender, S. J.; Wright, P. A.; Han, B.; Hong, S. B.; Liu, Z.; Ohsuna, T.; Terasaki, O. Nature 2006, 444, 79. doi: 0.1038/nature05200

    27. [27]

      Willhammar, T.; Sun, J. L.; Wan, W.; Oleynikov, P.; Zhang, D. L.; Zou, X. D.; Moliner, M.; Gonzalez, J.; Martínez, C.; Rey, F.; et al. Nat. Chem. 2012, 3, 188. doi: 10.1038/nchem.1253

    28. [28]

      Han, Y.; Zhang, D.; Chng, L. L.; Sun, J.; Zhao, L.; Zou, X.; Ying, J. Y. Nat. Chem. 2009, 1, 123. doi: 10.1038/nchem.166

    29. [29]

      Baerlocher, C.; Xie, D.; McCusker, L. B.; Hwang, S. J.; Chan, I. Y.; Ong, K.; Burton, A. W.; Zones, S. I. Nat. Mater. 2008, 7, 631. doi: 10.1038/nmat2228

    30. [30]

      Xu, L.; Ji, X.; Jiang, J.; Han, L.; Che, S.; Wu, P. Chem. Mater. 2015, 27, 7852. doi: 10.1021/acs.chemmater.5b03658

    31. [31]

      Grosse-Kunstleve, R. W.; McCusker, L. B.; Baerlocher, C. J. Appl. Cryst. 1999, 32, 536. doi: 10.1107/S0021889899003453

    32. [32]

      Sun, J. L.; Bonneau, C.; Cantin, A.; Corma, A.; Diaz-Cabanas, M. J.; Moliner, M.; Zhang, D. L.; Li, M. R.; Zou, X. D. Nature 2009, 458, 1154. doi: 10.1038/nature07957

    33. [33]

      Chen, H.; Ju, J.; Meng, Q.; Su, J.; Lin, C.; Zhou, Z. Y.; Li, G.; Wang, W.; Gao, W.; Zeng, C.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 7047. doi: 10.1021/jacs.5b03685

    34. [34]

      Li, J.; Lin, C.; Min, Y. X.; Yuan, Y. Y.; Li, G. B.; Yang, S. H.; Pascal, M.; Lin, J. H.; Sun, J. L. J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 12, 4990. doi: 10.1021/jacs.9b00093

    35. [35]

      Yu, Z. B.; Han, Y.; Zhao, L.; Huang, S. L.; Zheng, Q. Y.; Lin, S. Z.; Córdova, A.; Zou, X. D.; Sun, J. L. Chem. Mater. 2012, 24, 3701. doi: 10.1021/cm301654d

    36. [36]

      Nnewsam, J. M.; Treacy, M. M. J.; Koetsier, W. T.; de Gruyter, C. B. Proc. R. Soc. London Ser. A 1988, 420, 375. doi: 10.1098/rspa.1988.0131

    37. [37]

      Conradsson, T.; Zou, X. D.; Dadachov, M. Inorg. Chem. 2000, 39, 1716. doi: 10.1021/ic9911217

    38. [38]

      Corma, A.; Moliner, M.; Cantín, Á.; Díaz-Cabañas, M.; Jordá, J.; Zhang, D.; Sun, J. L.; Jansson, K.; Hovmöller, S.; Zou, X. D. Chem. Mater. 2008, 20, 3218. doi: 10.1021/cm8002244

    39. [39]

      Willhammar, T.; Zou, X. D. Z. Kristallogr. 2013, 228, 11. doi: 10.1524/zkri.2012.1564

    40. [40]

      Liu, L. F.; Yu, Z. B.; Chen, H.; Deng, Y.; Lee, B.; Sun, J. L. Cryst. Growth Des. 2013, 13, 4168. doi: 10.1021/cg400880a

    41. [41]

      Wadlinger, R. L.; Kerr, G. T.; Rosinski, E. J. Catalytic Composition of a Crystalline Zeolite. US Patent 3308069, 1967.

    42. [42]

      Xu, Y.; Liu, L. F.; Daniel, M.; Sun, J. L.; Zhang, P.; Yu, J. H. Inorg. Chem. 2013, 52, 10238. doi: 10.1021/ic302705f

    43. [43]

      Yang, S. H.; Sun, J. L.; Ramirez-Cuesta, A.; Callear, S.; David, W.; Anderson, D.; Newby, R.; Blake, A.; Parker, J.; Tang, C.; et al. Nat. Chem. 2012, 4, 887. doi: 10.1038/nchem.1457

    44. [44]

      Lo, B.; Ye, L.; Qu, J.; Sun, J. L.; Zheng, J.; Kong, D.; Murray, C.; Tang, C.; Tsang, S. Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 1. doi: 10.1002/anie.201600487

    45. [45]

      Liang, J.; Su, J.; Wang, Y.; Chen, Y.; Zou, X.; Liao, F.; Lin, J.; Sun, J. L. Chem. Eur. J. 2014, 20, 16097. doi: 10.1002/chem.201405449

    46. [46]

      Inge, A. K.; Fahlquist, H.; Willhammar, T.; Huang, Y.; McCusker, L. B.; Zou, X. J. Appl. Crystallogr. 2013, 46, 1094. doi: 10.1107/S0021889813013101

    47. [47]

      Yamamoto, A. Acta Crystallogr. A 1993, 49, 831. doi: 10.1107/S0108767393004404

    48. [48]

      Li, M.; Sun, J. L.; Peter, O.; Sven, H.; Zou, X. D.; Benjamin, G. Acta Crystallogr. B 2010, 66, 17. doi: 10.1107/S0108768109053804

    49. [49]

      Li, J.; Sun, J. L. Acc. Chem. Res. 2017, 50, 2737. doi: 10.1021/acs.accounts.7b00366

    50. [50]

      Sun, J. L.; Lee, S.; Lin, J. H. Chem. Asian J. 2007, 2, 1204. doi: 10.1002/asia.200700088

    51. [51]

      Sun, J. L.; Li, G. B.; Li, Z. F.; You, L. P.; Lin, J. H. Inorg. Chem. 2006, 45, 8394. doi: 10.1021/ic060862m

    52. [52]

      Zhou, Z.; Xu, X.; Fei, R.; Mao, J.; Sun, J. L. Acta Crystallogr. B 2016, 72, 194. doi: 10.1107/S2052520615019733

    53. [53]

      Schmidt, J.; Lee, S.; Fredrickson, D.; Conrad, M.; Sun, J. L.; Harbrecht, B. Chem. Eur. J. 2007, 13, 1394. doi: 10.1002/chem.200600135

    54. [54]

      Sun, Z. H.; Li, J.; Ji, C. M.; Sun, J. L.; Hong, M. C.; Luo, J. H. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 44, 15900. doi: 10.1021/jacs.7b08950

    55. [55]

      Lin, K.; Zhou, Z.; Liu, L.; Ma, H.; Chen, J.; Deng, J.; Sun, J. L.; You, L.; Kasai, H.; Kato, K.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 13468. doi: 10.1021/jacs.5b08230

    56. [56]

      Wang, Y.; Yang, T.; Xu, H.; Zou, X. D.; Wan, W. J. Appl. Cryst. 2018, 51, 1094. doi: 10.1107/S1600576718007604

    57. [57]

      Wang, Y.; Takki, S.; Cheung, O.; Xu, H.; Wan, W.; Ohrstrom, L.; Inge, A. K. Chem. Commun. 2017, 53, 7018. doi: 10.1039/C7CC03180G

    58. [58]

      Wang, B.; Timo R.; Inge, A. K.; Xu, H. Y.; Yang, T. M.; Huang, Z. H.; Norbert S.; Zou, X. D. Chem. Eur. J. 2018, 24, 17429. doi: 10.1002/chem.201804133

    59. [59]

      Xu, H.; Lebratte, H.; Yang, T.; Srinivas, V.; Hovmoller, S.; Hogbom, M.; Zou, X. Structure 2018, 26, 667. doi: 10.1016/j.str.2018.02.015

    60. [60]

      Nannenga, B. L.; Shi, D.; Hattne, J.; Reyes, F. E.; Gonen, T. eLife 2014, 3, e03600. doi: 10.7554/eLife.03600

    61. [61]

      de la Cruz, M. J.; Hattne, J.; Shi, D.; Seidler, P.; Rodriguez, J.; Reyes, F. E.; Sawaya, M. R.; Cascio, D.; Weiss, S. C.; Kim, S. K.; et al. Nat. Methods 2017, 14, 399. doi: 10.1038/nmeth.4178

    62. [62]

      Rodriguez, J. A.; Ivanova, M. I.; Sawaya, M. R.; Cascio, D.; Reyes, F. E.; Shi, D.; Sangwan, S.; Guenther, E. L.; Johnson, L. M.; Zhang, M.; et al. Nature 2015, 525, 486. doi: 10.1038/nature15368

    63. [63]

      Christopher, G. J.; Michael, W. M.; Johan, H.; Tyler, J. F.; Brian, M. S.; Jose, A. R.; Hosea, M. N.; Gonen, T. ACS Cent. Sci. 2018, 4, 1587. doi: 10.1021/acscentsci.8b00760

    64. [64]

      Gruene, T.; Wennmacher, J.; Zaubitzer, C.; Holstein, J. J.; Heidler, J.; Fecteau-Lefebvre, A.; De Carlo, S.; Müller, E.; Goldie, K. N.; Regeni, I.; et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 16313. doi: 10.1002/anie.201811318

    65. [65]

      Palatinus, L.; Brazda, P.; Boullay, P.; Perez, O.; Klementova, M.; Petit, S.; Eigner, V.; Zaarour, M.; Mintova, S. Science 2017, 335, 166. doi: 10.1126/science.aak9652

    66. [66]

      Xu, H. Y.; Zou, X. D. Science 2019, 364, 632. doi: 10.1126/science.aax5385

    67. [67]

      Brázda, P.; Palatinus, L.; Babor, M. Science 2019, 364, 667. doi: 10.1126/science.aaw2560

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  3
  • 文章访问数:  1235
  • HTML全文浏览量:  176
文章相关
  • 发布日期:  2020-01-15
  • 收稿日期:  2019-07-18
  • 接受日期:  2019-09-17
  • 修回日期:  2019-09-16
  • 网络出版日期:  2019-01-24
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章