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中国科学院国家纳米科学中心于2013年11月22日宣布，由研究员裘晓辉博士领导的科研团队在国际上首次成功实现了氢键的实空间成像。这一突破性成果为化学界关于氢键本质的长达80多年的争论提供了直观的证据，并极大地推动了人类对微观分子结构的理解。氢键是自然界中最重要且最普遍的分子间相互作用之一，影响着物质的物理性质和生命过程的多个方面。例如，氢键使水在常温下呈液态，冰能浮于水面；它也是DNA双螺旋结构形成的关键因素；许多药物通过与生物大分子形成氢键发挥药效。然而，自1936年诺贝尔化学奖得主莱纳斯·鲍林提出氢键概念以来，科学界一直在争论氢键的本质：它究竟是纯粹的静电作用，还是包含部分电子云共享的共价成分？

裘晓辉团队在非接触原子力显微镜技术方面进行了创新，特别是自主研制了高性能的qPlus型力传感器和手工制作的探针，使显微镜的空间分辨率达到了国际领先水平，能够观察到头发丝百万分之一大小的结构。利用这一高精度显微技术，研究人员首次直接观察到氢键，为其部分共价性提供了直接证据。这一成果发表于《科学》杂志，被评价为“具有开拓性的重要发现，实验测量令人震惊”和“具有深远意义的杰出工作”。

该研究由裘晓辉和副研究员程志海带领的实验团队与中国人民大学物理系副教授季威合作完成。程志海表示，“‘看到’只是第一步，未来的研究将拓展到氢键的定量测量、不同分子间氢键的比较，以及其他类型化学键如共价键、离子键和金属键的实空间成像与强度测量。”