研究人员首次获得了单个二氧化碳分子被捕获在一系列分子“笼子”中的图像——他们借鉴了生物学家的成像技术来实现这一目标。金属有机框架 (MOF) 是一种特殊的多孔聚合物，旨在捕获特定的气体分子，使科学家能够分离或净化各种蒸汽。即使是少量也能吸收大量气体：一克可以拥有接近两个足球场大小的气体吸附表面积。MOF 已被提议用于在汽车油箱或燃料电池中储存氢气（无需额外冷却），以及捕获和储存造成地球变暖的二氧化碳排放，以及许多其他用途。
图片来源：Amanda Montañez；来源：“金属有机框架中原子表面和主体-客体化学的冷冻电镜结构”，作者：Yuzhang Li 等，刊登于Matter，第 1 卷，第 2 期；2019 年 8 月 7 日
当斯坦福大学的材料科学家李玉章和他的同事用透射电子显微镜检查一个 CO2 捕获 MOF 样品时，他们发现该仪器的强大电子束“只是熔化了”蜂窝状框架，李说。因此，研究人员尝试了一种生物学家在对脆弱的蛋白质、病毒和细胞器进行成像时经常采用的方法：他们使用液氮将材料冷冻并稳定在零下 170 摄氏度的低温下，并调低了电子束的强度。这种方法使他们能够拍摄长曝光照片——不仅包括材料本身的切片，称为 ZIF-8（顶部和中间），还包括捕获在其中的 CO2 分子（底部）。该团队在 8 月份的Matter杂志上报告了他们的研究结果。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保未来能够继续报道关于塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事。
加州大学伯克利分校的材料化学家杰弗里·朗说，这种速冻过程将允许详细研究 MOF 如何捕获气体，他没有参与这项研究。例如，李说，未来的工作可能会生成 3D 图像，以研究材料吸入气体的速度和效率。