單原子催化劑（Single-atom catalyst，SAC）是一種將金屬原子逐一分散在固體載體上的催化劑，每個原子都是獨立的活性位點，因此比傳統奈米粒子催化劑具有更高的催化效率和選擇性。以金/碳催化劑（Au-C SAC）為例，這類催化劑在乙炔氫氯化反應中表現優異，並可作為毒性極強的汞基催化劑的替代品。先前的研究已指出，以低極性有機溶劑進行濕浸漬（wet impregnation，將金屬鹽溶解在溶劑中再浸入載體的製備方法）製備Au-C催化劑，能讓金原子在碳載體上維持較高的分散程度，進而提升催化活性。然而，這些研究只能在催化劑乾燥後，於真空環境中以掃描穿透式電子顯微鏡（STEM）觀察金原子的最終分布，無法直接看見液相中金屬原子的吸附動態。主要的技術障礙在於，STEM中的石墨烯液體腔（Graphene liquid cell，GLC）的材料是採用聚合物薄膜，而有機溶劑會溶解聚合物。若能在有機溶劑環境下直接觀察液固界面的原子行為，就能將液相吸附步驟與後續乾燥步驟的影響分開評估，從而在機制上推導出單原子催化劑的合成最佳化。

近日，英國曼徹斯特大學的研究團隊，開發了一種新型 GLC：以氮化矽（silicon nitride）薄膜取代傳統聚合物，可相容於多種有機溶劑。他們將這項技術與深度學習輔助的影像分析結合，在水、丙酮、乙醇、丁醇和環己酮五種溶劑中，追蹤超過一百萬個吸附在石墨上的金原子及各類團簇的位置。研究發現，溶劑極性愈低，金原子的分散程度愈高。在低極性的丙酮中，42%的金以單原子形式存在；而在高極性的水中，金幾乎全部聚集成直徑大於5奈米的晶態奈米粒子，催化活性極低。另外，乾燥步驟對最終催化劑的原子分散程度也很重要。丙酮沸點低（57°C）、表面張力小，在40°C下快速蒸發能保住液相中的高原子分散狀態，使最終催化劑中54%的活性金以原子形式存在；若改在160°C下乾燥，金原子則因獲得足夠能量而聚集，催化活性顯著下降。研究人員還發現，金原子最傾向停駐在石墨晶格的A₁位點，且相鄰金原子以0.25奈米的間距配對形成雙原子對，與密度泛函理論（DFT）計算的預測高度吻合。研究人員表示，低極性溶劑結合快速乾燥動力學，是製備高效金單原子催化劑的關鍵。