中国科学家全世界首次“看见”氢键

 

 

中国科学院国家纳米科学中心通过利用改进的非接触原子力显微镜，在世界上首次得到了分子间氢键的实空间图像。１１月１日，美国《科学》杂志以论文形式正式发表了该项成果。
这项成果为科学家理解氢键的本质，进而改变化学反应和分子聚集体的结构奠定了基础。科学家认为，这将大大深化科学界对氢键本质的认识，进一步实现氢键的人工控制提供基础，具有极其重要的科学意义和实用价值。

据悉，由中科院国家纳米科学中心研究员裘晓辉等组成的研究团队，通过近５年来对现有仪器设备的不断优化，自制原子力显微镜的核心部件，极大地提高了现有设备的稳定性和信噪比，使团队改进的非接触原子力显微镜的关键技术指标达到国际上该领域的顶尖水平。据此精确解析了分子间氢键的构型，实现了对氢键键角和键长的直接测量。

“通俗地说，相当于以前可以太空中看到地面的人排成一行，现在是第一次看到原来这些人之间是手拉着手。”裘晓辉说，“这在分子间相互作用的机理研究领域有广阔的应用前景。”

氢键是自然界中最重要、存在最广泛的分子间相互作用形式之一，对物质的性质有至关重要的影响。例如，氢键作用使得水能够在常温下以液态存在，冰能够浮在水面上，氢键也决定着ＤＮＡ双螺旋结构的遗传基因配对编码、蛋白质分子的二级结构等。人类对氢键的研究历史最早可以追溯到１９世纪后半叶，但直到目前为止，关于氢键的本质还无定论，也从来没有人真正地看到过氢键。

他同时表示，对氢键特性的精确实验测量，如作用位点、键角、键长、以及单个氢键强度，不仅有助于理解氢键作用的本质，这些在原子、分子尺度上关于物质结构和性质的信息对于功能材料及药物分子设计有着非常重要的意义。