研制关键仪器核心部件

　　“我在白春礼院长指导下进行博士生论文研究时，就知道分子能自发排列成规整结构，但是对分子间存在的这种神奇作用一直看不到。”裘晓辉说。

　　而我国从德国花费数百万元购置的原子力显微镜是用于研究纳米世界的高精密仪器，却始终看不清氢键的模样。

　　于是，裘晓辉带领团队对进口设备的微力传感器加以技术改进，从设计和技术方面优化了核心部件——皮牛级力传感器的性能，提高了测量仪器电子信号的信噪比，最终获得远高于标准商品化仪器的测量精度。

　　高性能力传感器就是整台显微镜设备的“眼睛”。裘晓辉指导的研究生创造性改进了制作工艺，可以将原子级尖锐的钨探针粘接到谐振频率稳定的石英音叉上。

　　在不懈地努力下，裘晓辉与国家纳米科学中心研究员程志海、中国人民大学教授季威的团队密切合作，在超高真空和低温条件下，通过原子力显微镜观测在铜单晶表面吸附组装的8-羟基喹啉分子，获得原子级分辨的分子化学骨架结构图像，并清晰观察到分子间存在的氢键作用，精确解析分子间氢键的构型，实现对氢键键角和键长的直接测量。

　　任重道远，洞察纳米世界新知

　　“当首次‘看到’清晰的氢键图像时，我们知道这是世界上第一张拍到的图像，感觉非常充实和自豪，”裘晓辉描述道，“就像在天空中多个飘荡的风筝，如果能够看见拉住风筝的每根细线，就能知道是谁在控制风筝，我们还能够测量出这根线有多硬，力度多大。”

　　裘晓辉团队所获得的氢键图像，是世界上首次在实空间直接观测到分子间的氢键作用，为化学界争论近百年的“氢键的本质”问题提供了新的实验证据。科学界评价这是“一项开拓性的发现，真正令人惊叹的实验测量”，“是一项杰出而令人激动震撼的工作”。

　　“实际上，分子个头越大，它们之间的作用力也越大，正如星际间的作用力。想了解世界是怎么组成的就需要搞清这些微小粒子间作用力是什么有多大。现在我们能够进行纳米尺度的测量，探测的最微弱的力相当于太阳光照在手指甲盖上力的十分之一。”裘晓辉说道。

　　“看到”只是第一步，关于氢键的研究尚有很长的路要走。

　　裘晓辉表示，不仅是氢键，未来的研究还会拓展至其他重要化学键的研究，比如共价键、离子键等，以及进一步在原子、分子尺度上对不同化学键的强度进行测量等。

　　由此，我们将会了解材料构成的原因，分子在化学反应中怎样变化，知道材料的特性，逐渐绘制出材料基因图谱，指导新材料的设计，像搭积木一样，根据需要制造出新的材料等。

　　科研工作任重道远，唯有信念坚定，方得始终。正如裘晓辉所言，“如果发现了一个有意义的科学问题，就应该沉下心来认认真真地努力解决它。”