三分钟理解氢键有多小
  这是一张在全世界媒体与互联网上广为流传的图片,它是人类第一次拍摄到实空间中氢键的图像,由我国中科院国家纳米科学中心的科学家完成。为什么这样一张图片在氢键命名的70多年后才得以实现?“看到”氢键的实空间图像有多难?这还要从氢键到底是多么“小”来说起。
  这是一张加了标尺的非接触原子力显微镜的显微图像,科学家通过标尺就可以判断成像物体的尺寸量级进而解读其中更深一步的科学含义。但是如果一般非科学界人士问起来1 纳米是多大呢,总不好说“喏,看图片,像标尺那么长的东西就是1纳米了”吧?那么我们就用直观一点的方式来看看氢键到底小到什么程度。
  要观察到氢键,仪器的分辨能力需要达到0.1 nm。如果要把0.1 nm放大到人眼可以分辨到的大小1 mm需要放大一千万倍。一千万倍是一个什么样概念,假设现在有一只1 mm左右大小的跳蚤,把它放大一千万倍之后身长将达到一万米,要知道,故宫的南北长度也不过才961米。也就是说,把氢键放大到差不多跳蚤那么大的时候,跳蚤就已经变成了一只巨大无比的怪兽。这样的放大比例与氢键的细微程度就可想而知了。
  所以观察氢键绝非通过一台设备就可以轻松实现,而是建立在大量劳动与积累的基础上,加上科学家的聪明才智与创造性思维,才得以完成的。