11月22日,記者從國家納米科學中心獲悉,國家納米科學中心的研究人員利用原子力顯微鏡技術在實空間觀測到分子間氫鍵和配位鍵的相互作用,在國際上首次實現(xiàn)了對分子間局域作用的直接成像,通俗地說,即第一次“看見”氫鍵。
11月1日,美國國家科學促進會的《科學》雜志以“Report”的形式正式發(fā)表了該項成果,并在同期的《This Week in Science》欄目以《看見氫鍵》為題評述了這一研究成果。《科學》兩位審稿人在評價這項工作時稱“是一項開拓性的發(fā)現(xiàn),真正令人驚嘆的實驗測量”,“是一項杰出而令人激動的工作,具有深遠的意義和價值”。
氫鍵是自然界中最重要、存在最廣泛的分子間相互作用形式之一。這項工作的主要完成人之一、國家納米科學中心研究員裘曉輝介紹,氫鍵的研究歷史,最早可以追溯到19世紀后半葉人們對氣態(tài)水合物的研究。1936年,諾貝爾化學獎獲得者Pauling在其出版的《化學鍵的本質》一書中,首次正式提出了氫鍵的概念。一個多世紀以來,雖然人們對氫鍵本質的認識不斷加深,而直到目前為止,關于氫鍵的本質還無定論。此前,對氫鍵特性的研究主要借助于X射線衍射、拉曼光譜、中子衍射等技術進行間接分析,但是從來沒有真正地看到過氫鍵。
裘曉輝說,直到現(xiàn)在,中國科學家利用高分辨的原子力顯微鏡,第一次確確實實地看到了氫鍵,實現(xiàn)了氫鍵的直接觀察。瑞士IBM-蘇黎世研究中心的科學家Leo Gross博士,評價認為“這是一項意義影響深遠的研究工作”。
中國科學家能夠在國際上率先實現(xiàn)這一“發(fā)現(xiàn)”的一個重要原因是,獨立自主地自制原子力顯微鏡的核心部件——高性能qPlus型力傳感器。裘曉輝說,中國科學家對現(xiàn)有儀器設備的不斷優(yōu)化,提高了現(xiàn)有設備的穩(wěn)定性和信噪比,使得該儀器的關鍵技術指標達到國際上該領域的“最好水平”。此外,該中心還對外稱:相對于氫鍵研究的常規(guī)譜學方法(紅外、核磁共振、X射線晶體衍射等),這項研究方法開辟了一條嶄新的實驗途徑,預期在分子間相互作用的機理研究領域有廣闊的應用前景。