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中国科学家率先"看见"氢键 或深远影分子力研究

http://www.kexue.com 2013-11-25 11:05:27 新闻晨报  发表评论

  记者今天从国家纳米科学中心获悉,国家纳米科学中心的研究人员利用原子力显微镜技术在实空间观测到分子间氢键和配位键的相互作用,在国际上首次实现了对分子间局域作用的直接成像,通俗地说,即第一次“看见”氢键。

  11月1日,美国国家科学促进会的《科学》杂志以“Report”的形式正式发表了该项成果,并在同期的《This Week in Science》栏目以《看见氢键》为题评述了这一研究成果。《科学》两位审稿人在评价这项工作时称“是一项开拓性的发现,真正令人惊叹的实验测量”,“是一项杰出而令人激动的工作,具有深远的意义和价值”。

  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。这项工作的主要完成人之一、国家纳米科学中心研究员裘晓辉介绍,氢键的研究历史,最早可以追溯到19世纪后半叶人们对气态水合物的研究。1936年,诺贝尔化学奖获得者Pauling在其出版的《化学键的本质》一书中,首次正式提出了氢键的概念。一个多世纪以来,虽然人们对氢键本质的认识不断加深,而直到目前为止,关于氢键的本质还无定论。此前,对氢键特性的研究主要借助于X射线衍射、拉曼光谱、中子衍射等技术进行间接分析,但是从来没有真正地看到过氢键。

  裘晓辉说,直到现在,中国科学家利用高分辨的原子力显微镜,第一次确确实实地看到了氢键,实现了氢键的直接观察。瑞士IBM-苏黎世研究中心的科学家Leo Gross博士,评价认为“这是一项意义影响深远的研究工作”。

  中国科学家能够在国际上率先实现这一“发现”的一个重要原因是,独立自主地自制原子力显微镜的核心部件——高性能qPlus型力传感器。裘晓辉说,中国科学家对现有仪器设备的不断优化,提高了现有设备的稳定性和信噪比,使得该仪器的关键技术指标达到国际上该领域的“最好水平”。此外,该中心还对外称:相对于氢键研究的常规谱学方法(红外、核磁共振、X射线晶体衍射等),这项研究方法开辟了一条崭新的实验途径,预期在分子间相互作用的机理研究领域有广阔的应用前景。

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