來自國家納米科學(xué)中心的裘曉輝博士使用QPlus原子力顯微鏡，在低溫狀態(tài)下進行了實空間分辨8-羥基喹啉(8-hq)的分子構(gòu)型研究，早在１１月１日，美國《Science》雜志已經(jīng)以論文形式正式發(fā)表了該項成果。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，使用Qplus AFM探針，在5K低溫進行探測。原子分辨的探測可以精確研究8-羥基喹啉中氫鍵的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括鍵的位置、方向以及長度。該工作中所使用的直接實空間探測分子鍵技術(shù)將會給復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)的研究帶來新的方向。
摘自人民日報的信息：
新華社北京記者２２日從中國科學(xué)院國家納米科學(xué)中心獲悉，通過利用改進的非接觸原子力顯微鏡，由中科院國家納米科學(xué)中心研究員裘曉輝等組成的研究團隊，近日在世界上首次得到了分子間氫鍵的實空間圖像。還精確解析了分子間氫鍵的構(gòu)型，實現(xiàn)了對氫鍵鍵角和鍵長的直接測量。這為科學(xué)家理解氫鍵的本質(zhì)，進而改變化學(xué)反應(yīng)和分子聚集體的結(jié)構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。
摘自光明日報的信息：
中科院國家納米科學(xué)中心22日宣布，該中心科研人員在國際上首次“拍”到氫鍵的“照片”，實現(xiàn)了氫鍵的實空間成像，為“氫鍵的本質(zhì)”這一化學(xué)界爭論了80多年的問題提供了直觀證據(jù)。這為科學(xué)家理解氫鍵的本質(zhì)，進而改變化學(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，被評價為“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”。
這項研究是由國家納米科學(xué)中心研究員裘曉輝和副研究員程志海領(lǐng)導(dǎo)的實驗團隊，以及中國人民大學(xué)物理系副教授季威領(lǐng)導(dǎo)的理論計算小組合作完成的。
裘曉輝解釋說，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，對物質(zhì)和生命有至關(guān)重要的影響——因為氫鍵的存在，水才在常溫下呈液態(tài)，冰才能浮在水面上；也因為氫鍵的存在，DNA才會“扭”成雙螺旋結(jié)構(gòu)；很多藥物也是通過和生命體內(nèi)的生物大分子發(fā)生氫鍵相互作用而發(fā)揮效力。
人類對氫鍵的研究歷史最早可以追溯到19世紀后半葉，但自從諾貝爾化學(xué)獎得主鮑林在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)還無定論，也從來沒有人真正地看到過氫鍵。
我國科學(xué)家在國際上首次“看到”氫鍵
裘曉輝帶領(lǐng)的研究團隊對一種專門研究分子、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)絲百萬分之一那么微小的結(jié)構(gòu)?！濒脮暂x說，“我們團隊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)動機，讓這臺儀器的關(guān)鍵技術(shù)指標達到國際上該領(lǐng)域的最高水平。”
“通俗來說，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這些人之間是手拉著手?！濒脮暂x同時表示，對氫鍵特性的精確實驗測量，如作用位點、鍵角、鍵長以及單個氫鍵強度，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)的信息對于功能材料及藥物分子設(shè)計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的路要走，比如氫鍵的‘測量’、不同分子間氫鍵的‘比較’等等。”程志海說，科研團隊的研究還會拓展至其他關(guān)鍵化學(xué)鍵的研究，比如共價鍵、離子鍵、金屬鍵等，以及進一步在原子、分子尺度上實現(xiàn)不同化學(xué)鍵的比較和強度測量等。
以上信息來自人民日報，光明日報，《科學(xué)》雜志。
