研究人員首次獲得了單個二氧化碳分子被捕獲在一系列分子“籠子”中的影像——他們借鑑了生物學家的成像技術來實現這一目標。金屬有機框架 (MOF) 是一種特殊的多孔聚合物，旨在捕獲特定的氣體分子，使科學家能夠分離或淨化各種蒸汽。即使是少量也能吸收大量氣體：一克可以擁有接近兩個足球場大小的氣體吸附表面積。MOF 已被提議用於在汽車油箱或燃料電池中儲存氫氣（無需額外冷卻），以及捕獲和儲存造成地球變暖的二氧化碳排放，以及許多其他用途。
圖片來源：Amanda Montañez；來源：“金屬有機框架中原子表面和主體-客體化學的冷凍電鏡結構”，作者：Yuzhang Li 等，刊登於Matter，第 1 卷，第 2 期；2019 年 8 月 7 日
當斯坦福大學的材料科學家李玉章和他的同事用透射電子顯微鏡檢查一個 CO2 捕獲 MOF 樣品時，他們發現該儀器的強大電子束“只是熔化了”蜂窩狀框架，李說。因此，研究人員嘗試了一種生物學家在對脆弱的蛋白質、病毒和細胞器進行成像時經常採用的方法：他們使用液氮將材料冷凍並穩定在零下 170 攝氏度的低溫下，並調低了電子束的強度。這種方法使他們能夠拍攝長曝光照片——不僅包括材料本身的切片，稱為 ZIF-8（頂部和中間），還包括捕獲在其中的 CO2 分子（底部）。該團隊在 8 月份的Matter雜誌上報告了他們的研究結果。
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加州大學伯克利分校的材料化學家傑弗裡·朗說，這種速凍過程將允許詳細研究 MOF 如何捕獲氣體，他沒有參與這項研究。例如，李說，未來的工作可能會生成 3D 影像，以研究材料吸入氣體的速度和效率。