終於看到它了!中國科學家觀察到分子間的作用力──氫鍵

作者 | 發布日期 2013 年 10 月 10 日 16:00 | 分類 奈米 , 尖端科技
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中國科學家首度在顯微鏡底下觀察到分子間氫鍵的交互作用,並得到清楚的成像,相關研究結果已發表在 Science 期刊上。氫鍵是分子間作用力的一種,在自然界中扮演很重要的角色,對物質的性質有關鍵的影響,它使水能夠在常溫下以液態存在、形成 DNA 的雙螺旋結構與蛋白質的二級結構。



在分子中,當氫原子與其他較大的原子(如氮或氧)形成鍵結,氫原子的電子會被較大的原子吸引過去,使得較大的原子帶有部分負電荷,氫原子則因失去部分負電荷而形成近似氫離子(H+)的狀態,此時氫離子會吸引鄰近帶有部分負電荷的原子,這股吸引力也就是所謂的氫鍵。

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▲氫鍵示意圖。(photo: Wikipedia/Magasjukur2

 

這項研究由中國國家納米科學中心所主導,他們使用可以看到奈米尺度的原子力顯微鏡(atomic force microscopy)做觀察。從他們提供的圖片可以看到在 8-羥基分子間所形成的氫鍵,其中左圖是顯微鏡影像,右圖則為球棒模型,紅色是氧,藍色是氮,白色是氫,虛線則是氫鍵。

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(photo: Zhang, et. al, Science Express, 2013

 

中國國家納米科學中心表示:「這是科學家第一次獲得氫鍵在實空間的圖像,該實驗結果對於氫鍵理論有著非常有意的啟示。相對於現有的譜學方法(紅外、核磁共振、X 射線晶體衍射等),該項研究開闢了一條對氫鍵研究的嶄新實驗途徑,將對分子間相互作用研究起到巨大的推動作用。」

(cover photo: 中國科學院)

 

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