拍攝氫鍵在實(shí)空間中的圖像使用的是一種叫做非接觸原子力顯微鏡的設(shè)備，那么什么是AFM原子力顯微鏡？它是靠什么樣的原理來“看到”氫鍵的呢？接下來就讓我們一起了解一下。

原子力顯微鏡（atomic force microscope，簡稱AFM），也稱掃描力顯微鏡（scanning force microscopy，SFM)）是一種納米級高分辨的掃描探針顯微鏡，是由IBM蘇黎士研究實(shí)驗(yàn)室的比寧（Gerd Binning）、魁特（Calvin Quate）和格勃（Christoph Gerber）于1986年發(fā)明的。AFM測量的是探針頂端原子與樣品原子間的相互作用力——即當(dāng)兩個(gè)原子離得很近使電子云發(fā)生重疊時(shí)產(chǎn)生的泡利（Pauli）排斥力。工作時(shí)計(jì)算機(jī)控制探針在樣品表面進(jìn)行掃描，根據(jù)探針與樣品表面物質(zhì)的原子間的作用力強(qiáng)弱成像。

以一種簡單的方式進(jìn)行類比，如同一個(gè)人利用一艘小船和一根竹竿繪制河床的地形圖。人可以站在小船上將竹竿伸到河底，以此判斷該點(diǎn)的位置河床的深度，當(dāng)在一條線上測量多個(gè)點(diǎn)后就可以知道河床在這條線上的深度。同樣道理繪制多條深度線進(jìn)行組合，一張河床的地形圖就誕生了。與此類似，在AFM工作時(shí)的，原子力傳感器相當(dāng)于人和他手中的竹竿，探針頂端原子與樣品原子間作用力的大小就相當(dāng)于竹竿觸及河底時(shí)水面下的長度。這樣，在一艘小船（控制系統(tǒng)）的控制下進(jìn)行逐點(diǎn)逐行的掃描，AFM就可以繪制出一張顯微圖像啦。

原理解釋起來并不算十分復(fù)雜，但是AFM的發(fā)明、使用與改進(jìn)匯聚了大批科學(xué)家們的辛勞努力和創(chuàng)造性思維。特別是拍攝到氫鍵實(shí)空間圖像所使用的非接觸式AFM原子力顯微鏡，經(jīng)過分子沉積、溫度控制、防振、探針、真空、控制系統(tǒng)等多方面的摸索與改造才*終具有如此強(qiáng)大的分辨能力。