第一个氢键公布的照片

凝视在分子结构是化学家做什么。技术,可以改善他们看到这个世界的方式产生巨大影响。在这样的一个飞跃,研究人员报告在中国第一个氢键的可视化使用原子力显微镜(AFM)。

今年5月,菲利克斯•菲舍尔和他的同事在美国加州大学伯克利分校使用AFM图像前后分子化学转换。的卓越的图像显示在cyclisation反应形成共价键。

在最近的研究中分子可视化,晓惠邱和他的同事们在国家纳米科学中心和技术,中国,走一步。他们使用相同的非接触式AFM费舍尔,而是寻找共价键他们调整寻找较弱的相互作用。

AFM可以执行两种模式。在接触模式下,AFM的小费由硅和氮化硅的表面。引起的挠度在小费的排斥力表面处理创建一个图像的表面。在非接触模式,包含小费由悬臂摆动在共振频率略高于表面成像。表面的弱的范德华力悬臂的共振频率降低。这种变化的频率可以揭示原子精度的图像处理。

氢键是自然界中最重要的分子基础。他们负责把两股DNA的双螺旋结构和许多酶催化反应利用他们。这些分子间键时形成一个氢是连着一个高度电负性很高的原子与另一个原子带负电。

尽管他们无处不在,邱说,氢键的本质仍然是争论的。它一直被认为是静电相互作用,但最近它已经表明,化学成键特征x射线衍射实验就证明了这一点。

看到债券

秋选择了8-hydroxyquinoline(8总部)来研究,因为它是平的,但其一个氢键的平面结构,这可能会增加其可视性。不过,他不确定如果hyrdogen债券将足够强大的对比观察。我们的AFM观察8总部之间形成氢键分子没有预期,由于非常低电子密度接近这些脆弱的债券,”他说。

多年来,一个年长的成像方法,扫描隧道显微镜(STM),最好比AFM的决议。2011年,研究人员结合STM和密度泛函理论(DFT)来显示五个一形成的氢键甲醇分子之间吸附在金表面,虽然分辨率较差。但在2009年,狮子座总在IBM开创了一种附加的技术一氧化碳分子AFM的尖端,大大提高了分辨率。这种技术被用在新的研究中,总值的印象。“这是开创性的作品,”他说。

结果只能用来确认AFM探针氢键的本质。他们还没有把辩论对债券的性质。氢键的直接观察符合我们在高中学到的概念:一个阳性的氢原子之间的桥接两个电负性物种X和Y在指定形式的X h···Y,”邱说。“现在的问题是更深的了解是什么原因导致的对比在氢键的位置,”Gross说。

就像化学家使用核磁共振和质谱分析在日常基础上研究分子,邱希望AFM的一天也会是一个常规的工具。总值更持怀疑态度是样品制备是复杂的,需要训练有素的人员可能会使它的吸引力。但如果能够克服这些限制,一些化学家想错过这个机会,看它们的分子操纵每一天。