第一次“看到”氢键

雪花为何多为六角形？DNA为什么能形成双螺旋结构？蛋白质分子何以相互作用？这些有趣问题的答案，都离不开对氢键的认识。科学家在1936年就通过理论分析提出了“氢键”的概念，但一直不能“眼见为实”。

氢键作为化学键的一部分，对于影响物质的化学性质有一定的作用。虽然它并非分子组成的一种价键，却影响分子的性质。中学生可能对这些颇感兴趣，然而中学知识范围内，对于氢键只是提及，而并不是深入。

神秘氢键的倩影被我国科学家用照片记录下来了。

也就是说，运用原子力显微镜，来自中国科学院的科学家首次成功捕捉到了氢键的图像。

要观察到氢键，仪器的分辨能力需要达到0.1 纳米。如果要把0.1 纳米放大到人眼可以看到的1 毫米，需要放大一千万倍。一千万倍是什么样的概念？假设现在有一只1毫米左右的跳蚤，把它放大一千万倍之后，其身长将达到一万米。要知道，故宫的南北长度也不过961米。也就是说，用同样的放大倍数把氢键放大到差不多跳蚤那么大的时候，跳蚤就已经变成了一只巨大无比的怪兽。这样的放大比例与氢键的细微程度就可想而知了。

所以，观察氢键绝非通过一台设备就可以轻松实现的，而是建立在大量劳动与积累的基础上，加上科学家的聪明才智与创造性思维，才得以完成的。

由中科院国家纳米科学中心研究员袭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，使团队改进的非接触原子力显微镜的关键技术达到国际顶尖水平，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。“相当于以前可以从太空中看到地面的人排成一行，现在是第一次看到这些人之间还手着手。”

氢键的实空间图像受到全世界范围的广泛关注和热议，不仅因为这是人类探索微观世界的又一个里程碑式的重大突破，也因为直接观测氢键对生命科学具有重要的意义。

氢键作为自然界中最重要的分子间相互作用形式之一，是一种典型的非共价键，虽然氢键的强度相对于共价键非常弱，但是对物质的性质有着至关重要的影响。

在自然界，这种作用力是普遍存在的。比如，DNA的双螺旋结构需要靠氢键固定，氨基酸形成完整的蛋白质结构也需要氢键的参与，冰之所以能浮于水面，保护海水不冻结，同样是因为氢键的存在。从某种意义上讲，氢键是地球上生命得以延续的关键。

（蓝蓝和）