4D STEM ist eine STEM-Methode, bei der für jede Position der fein fokussierten Elektronenprobe ein vollständiges Beugungsbild aufgenommen wird, sodass ein vierdimensionaler Datensatz (2D real, 2D reziprok) entsteht. Dies erlaubt die simultane Bestimmung von Kristallorientierungen, Spannungszuständen, Phasenverteilung, lokalen elektrischen Feldern und Strahlkanalisierungseffekten mit hoher räumlicher Auflösung, oft ausgewertet mittels ptychographischer oder kompressionsbasierter Algorithmen.