來(lái)自國(guó)家納米科學(xué)中心的裘曉輝博士使用QPlus原子力顯微鏡，在低溫狀態(tài)下進(jìn)行了實(shí)空間分辨8-羥基喹啉(8-hq)的分子構(gòu)型研究，早在１１月１日，美國(guó)《Science》雜志已經(jīng)以論文形式正式發(fā)表了該項(xiàng)成果。該研究基于牛津儀器Omicron NanoScience提供的UHV LT掃描探針顯微鏡平臺(tái)，使用Qplus AFM探針，在5K低溫進(jìn)行探測(cè)。原子分辨的探測(cè)可以精確研究8-羥基喹啉中氫鍵的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括鍵的位置、方向以及長(zhǎng)度。該工作中所使用的直接實(shí)空間探測(cè)分子鍵技術(shù)將會(huì)給復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)的研究帶來(lái)新的方向。
摘自人民日?qǐng)?bào)的信息：
新華社北京記者２２日從中國(guó)科學(xué)院國(guó)家納米科學(xué)中心獲悉，通過(guò)利用改進(jìn)的非接觸原子力顯微鏡，由中科院國(guó)家納米科學(xué)中心研究員裘曉輝等組成的研究團(tuán)隊(duì)，近日在世界上首次得到了分子間氫鍵的實(shí)空間圖像。還精確解析了分子間氫鍵的構(gòu)型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氫鍵鍵角和鍵長(zhǎng)的直接測(cè)量。這為科學(xué)家理解氫鍵的本質(zhì)，進(jìn)而改變化學(xué)反應(yīng)和分子聚集體的結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。
摘自光明日?qǐng)?bào)的信息：
中科院國(guó)家納米科學(xué)中心22日宣布，該中心科研人員在國(guó)際上首次“拍”到氫鍵的“照片”，實(shí)現(xiàn)了氫鍵的實(shí)空間成像，為“氫鍵的本質(zhì)”這一化學(xué)界爭(zhēng)論了80多年的問(wèn)題提供了直觀證據(jù)。這為科學(xué)家理解氫鍵的本質(zhì)，進(jìn)而改變化學(xué)反應(yīng)和分子聚集體的結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)，也為科學(xué)家在分子、原子尺度上的研究提供了更精確的方法。
11月22日，國(guó)家納米科學(xué)中心研究員裘曉輝博士在介紹他們直接觀察到的氫鍵
這一成果發(fā)表在日前出版的《科學(xué)》雜志上，被評(píng)價(jià)為“一項(xiàng)開(kāi)拓性的發(fā)現(xiàn)，真正令人驚嘆的實(shí)驗(yàn)測(cè)量”“是一項(xiàng)杰出而令人激動(dòng)的工作，具有深遠(yuǎn)的意義和價(jià)值”。
這項(xiàng)研究是由國(guó)家納米科學(xué)中心研究員裘曉輝和副研究員程志海領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，以及中國(guó)人民大學(xué)物理系副教授季威領(lǐng)導(dǎo)的理論計(jì)算小組合作完成的。
裘曉輝解釋說(shuō)，氫鍵是自然界中最重要、存在最廣泛的分子鍵相互作用形式之一，對(duì)物質(zhì)和生命有至關(guān)重要的影響——因?yàn)闅滏I的存在，水才在常溫下呈液態(tài)，冰才能浮在水面上；也因?yàn)闅滏I的存在，DNA才會(huì)“扭”成雙螺旋結(jié)構(gòu)；很多藥物也是通過(guò)和生命體內(nèi)的生物大分子發(fā)生氫鍵相互作用而發(fā)揮效力。
人類對(duì)氫鍵的研究歷史最早可以追溯到19世紀(jì)后半葉，但自從諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主鮑林在1936年提出“氫鍵”這一概念后，化學(xué)家們就一直在爭(zhēng)論：氫鍵僅僅是一種分子間弱的靜電相互作用，還是存在有部分的電子云共享？直到目前為止，關(guān)于氫鍵的本質(zhì)還無(wú)定論，也從來(lái)沒(méi)有人真正地看到過(guò)氫鍵。
我國(guó)科學(xué)家在國(guó)際上首次“看到”氫鍵
裘曉輝帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)一種專門研究分子、原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的顯微鏡——非接觸原子力顯微鏡進(jìn)行了核心部件的創(chuàng)新，極大提高了這種顯微鏡的精度，終于首次直接觀察到氫鍵，為爭(zhēng)論提供了直觀證據(jù)。
“利用改造之后的顯微鏡，我們可以看到頭發(fā)絲百萬(wàn)分之一那么微小的結(jié)構(gòu)?！濒脮暂x說(shuō)，“我們團(tuán)隊(duì)的研究人員手工制作了顯微鏡的探針、自制了核心部件‘高性能qPlus型力傳感器’等，這就像給汽車換上了我們自己制造的發(fā)動(dòng)機(jī)，讓這臺(tái)儀器的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)際上該領(lǐng)域的最高水平?！?/FONT>
“通俗來(lái)說(shuō)，相當(dāng)于以前可以從太空中看到地面的人排成一行，現(xiàn)在是第一次看到原來(lái)這些人之間是手拉著手?！濒脮暂x同時(shí)表示，對(duì)氫鍵特性的精確實(shí)驗(yàn)測(cè)量，如作用位點(diǎn)、鍵角、鍵長(zhǎng)以及單個(gè)氫鍵強(qiáng)度，不僅有助于理解氫鍵作用的本質(zhì)，這些在原子、分子尺度上關(guān)于物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的信息對(duì)于功能材料及藥物分子設(shè)計(jì)有著非常重要的意義。
“‘看到’只是第一步，關(guān)于氫鍵的研究還有很長(zhǎng)的路要走，比如氫鍵的‘測(cè)量’、不同分子間氫鍵的‘比較’等等?！背讨竞Ｕf(shuō)，科研團(tuán)隊(duì)的研究還會(huì)拓展至其他關(guān)鍵化學(xué)鍵的研究，比如共價(jià)鍵、離子鍵、金屬鍵等，以及進(jìn)一步在原子、分子尺度上實(shí)現(xiàn)不同化學(xué)鍵的比較和強(qiáng)度測(cè)量等。
以上信息來(lái)自人民日?qǐng)?bào)，光明日?qǐng)?bào)，《科學(xué)》雜志。
