第一张氢键的实空间图像受到全世界范围的广泛关注和热议,不仅因为这是人类探索微观世界的又一个里程碑式的重大突破,也因为直接观测氢键对生命科学具有重要的意义。
氢键作为自然界中最重要的分子间相互作用形式之一,是一种典型的非共价键,虽然氢键的强度相对于共价键非常弱,但是对物质的性质有着至关重要的影响。
在自然界,这种作用力是普遍存在的。比如,DNA的双螺旋结构需要靠氢键固定,氨基酸形成完整的蛋白质结构也需要氢键的参与,冰之所以能浮于水面保护海水不冻结同样是因为氢键的存在。从某种意义上讲,氢键是地球上生命得以延续的关键。
氢键的存在使冰浮于水面保护海水不冻结,使得地球上生命得以延续
国家纳米中心主任刘鸣华说,“千言万语不如一图,氢键的高清晰度照片能帮助科学家们理解其本质,进而为控制氢键、利用氢键奠定基础。在此基础上,我们未来有可能人工影响或控制水、DNA和蛋白质的结构,生命体和我们生活的环境也可能因此而改变。“如支撑DNA双螺旋结构的就是氢键,一个三重氢键,一个两重氢键,氢键还能解开和复制,在生命遗传中起到非常重要作用。”
一段DNA片段的分子结构的示意图和其中的氢键