纳米材料的关键特征之一，是能够通过粒子尺寸或化学成分的微小变化，从而有力地调节其材料性质。这些纳米粒子组装成三维超结构，为构建复杂多功能材料，提供了新平台，但这也使得在粒子水平上理解结构变得更加困难。纳米尺度自组装的研究进展，使得能够形成复杂纳米尺度结构。然而，在单组分水平和元素敏感性条件下，从体积上揭示这些纳米结构的挑战，依然阻碍了其进展，尤其在自下而上纳米制造的自组装策略。美国 哥伦比亚大学Oleg Gang团队Aaron Michelson，美国 布鲁克海文国家实验室Hanfei Yan等，报道利用纳米聚焦硬X射线、DNA可编程纳米粒子组装和纳米级无机模板的研究进展，实验展示了复杂组织纳米粒子和多材料框架的无损三维成像。在尺寸为2微米三维晶格中，鉴定了约10000个7纳米分辨率的单个纳米粒子的位置，并确定了组装基元的排列，和元素敏感性的多材料框架。实空间重建，允许对晶格进行直接的三维成像，这揭示了这些新材料的缺陷和界面特征，也阐明了晶格和组装图案之间的本构关系。该项研究，实验展示了由数千个纳米粒子组成的超结构，在7纳米分辨率下的无损三维成像，从中绘制其单个纳米粒子的位置和成分。还能够使用硬X射线，识别纳米材料超结构中的单个纳米粒子和晶格缺陷。相关研究以Three-dimensional visualization of nanoparticle lattices and multimaterial frameworks为题，发表在Science上。