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1936年，美國(guó)著名科學(xué)家,、諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主鮑林在其著作《化學(xué)鍵的本質(zhì)》中首次提出“氫鍵”這一概念,，至今已有80多年，但科學(xué)界關(guān)于氫鍵的本質(zhì)還無(wú)定論,，更沒有人拍到過它的真面目,，因此甚至有人懷疑氫鍵到底存不存在？ 化學(xué)知識(shí) 什么是氫鍵,？ 當(dāng)H原子與某一個(gè)電負(fù)性大,、原子半徑小的X原子以共價(jià)鍵結(jié)合時(shí)，該H原子與相鄰的另一個(gè)電負(fù)性大,、原子半徑小的Y原子之間產(chǎn)生的靜電作用力,，叫做氫鍵。氫鍵作為自然界中最重要的分子間相互作用形式之一,，是一種典型的非共價(jià)鍵,，雖然其強(qiáng)度相對(duì)于共價(jià)鍵要弱很多，但是對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)有著至關(guān)重要的影響,。比如,，水的熔沸點(diǎn)均高于同族其他元素的氫化物，是因?yàn)樗肿又写嬖诜浅?qiáng)的分子間氫鍵,；HF,、NH3極易溶于水，甲醇、乙醇和丙酮等與水互溶,，都是由于這些物質(zhì)和水之間存在很強(qiáng)的氫鍵作用的緣故,。在自然界，氫鍵是普遍存在的,。比如,，DNA穩(wěn)定的雙螺旋結(jié)構(gòu)是由兩條鏈上的堿基兩兩配位結(jié)合形成的，氨基酸形成完整的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)也需要?dú)滏I的參與,，冰之所以能浮于水面保護(hù)海水不凍結(jié)同樣是因?yàn)闅滏I的存在,。從某種意義上講，氫鍵在使得地球上的生命變得豐富多彩過程中發(fā)揮了重要作用,。（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)：http://www./curriculumupload/1224057898133.html)思政案例 中國(guó)科學(xué)家首次“看“到氫鍵震驚世界科學(xué)家一直在試圖回答氫鍵的本質(zhì)是什么的問題,，主要借助于X射線衍射、拉曼光譜,、中子衍射等技術(shù),，這些研究方法獲得的數(shù)據(jù)可以從不同的方面反映氫鍵的性質(zhì)，然而氫鍵的廬山真面目仍是一個(gè)未解之謎,，因此有人甚至懷疑它到底存不存在,。2013年11月，國(guó)際頂尖期刊《科學(xué)》刊發(fā)了我國(guó)國(guó)家納米科學(xué)中心研究員裘曉輝團(tuán)隊(duì)利用高分辨原子力顯微鏡在世界上首次得到了分子間氫鍵的實(shí)空間圖像(Science, 2013, 342, 611-614),。《科學(xué)》兩位審稿人盛贊此工作“是一項(xiàng)開拓性的發(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”,。裘曉輝（右二）和他的研究團(tuán)隊(duì)他們?cè)诔哒婵蘸偷蜏貤l件下，通過原子力顯微鏡觀測(cè)在銅單晶表面吸附組裝的8-羥基喹啉分子,，獲得原子級(jí)分辨的分子化學(xué)骨架結(jié)構(gòu)圖像,，并清晰觀察到分子間存在的氫鍵作用，精確解析分子間氫鍵的構(gòu)型,，實(shí)現(xiàn)對(duì)氫鍵鍵角和鍵長(zhǎng)的直接測(cè)量,。“通俗來(lái)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(lái)這些人之間是手拉著手,。這在分子間相互作用的機(jī)理研究領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景,?！痹谂牡綒滏I照片后，裘曉輝這樣形容道,。裘曉輝團(tuán)隊(duì)所獲得的氫鍵圖像,，是世界上首次在實(shí)空間直接觀測(cè)到分子間的氫鍵作用，為化學(xué)界爭(zhēng)論近百年的“氫鍵的本質(zhì)”問題提供了新的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。英國(guó)著名的《自然》雜志還將分子間氫鍵的圖像評(píng)述為當(dāng)年年度三幅最震撼的圖片之一,。國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）的氫鍵名詞定義負(fù)責(zé)人E.Arunan博士,，為此特別撰文對(duì)此項(xiàng)工作進(jìn)行了推介，認(rèn)為這將大大深化科學(xué)界對(duì)氫鍵本質(zhì)的認(rèn)識(shí),，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)氫鍵的人工控制提供基礎(chǔ),，具有極其重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。“看到”只是第一步,，關(guān)于氫鍵的研究尚有很長(zhǎng)的路要走,。裘曉輝表示，不僅是氫鍵,，未來(lái)的研究還會(huì)拓展至其他重要化學(xué)鍵的研究,，比如共價(jià)鍵、離子鍵等,，以及進(jìn)一步在原子,、分子尺度上對(duì)不同化學(xué)鍵的強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量等。由此,，我們將會(huì)了解材料構(gòu)成的原因,，分子在化學(xué)反應(yīng)中怎樣變化，知道材料的特性,，逐漸繪制出材料基因圖譜,，指導(dǎo)新材料的設(shè)計(jì)，像搭積木一樣,，根據(jù)需要制造出新的材料等,。2013年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,。科研工作任重道遠(yuǎn),，唯有信念堅(jiān)定，方得始終,。正如裘曉輝所言,，“如果發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有意義的科學(xué)問題，就應(yīng)該沉下心來(lái)認(rèn)認(rèn)真真地努力解決它,?！弊Ｔ隔脮暂x團(tuán)隊(duì)在科研的征途上繼續(xù)努力，再創(chuàng)輝煌,。
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