常規的冷凍方式冷卻速度緩慢，冷卻過程中，蛋白質水溶液會因結晶而變形扭曲，造成生物分子的結構的破壞。快速冷凍制樣是將樣品快速放入液氮冷卻的液態乙烷中，由于冷卻速度快，使得水分子還來不及結晶就被固定住，整個冷凍過程在數毫秒之內就完成了（冷凍速率>104℃/s），冷凍好的水以玻璃態存在，不存在晶體結構，能使蛋白質結構保持其天然結構狀態。
冷凍制樣是目前結構生物學領域最好的樣品制樣方法，相對于傳統的制樣，其特點主要有：
高速冷凍過的玻璃態水中，樣品水合狀態得以保存，結構不受破壞；
可獲得高分辨率的結構數據，分別率可達0.2nm；
可降低樣品的輻射損傷；
樣品準備較復雜；
襯度較差。
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