氢键。裘晓辉、程志海团队拍到的世界上第一张氢键照片。他们拍到的是8-羟基喹啉之间的氢键。
雪花为何总是六只角？DNA为什么能形成双螺旋结构？蛋白质何以相互作用？这些有趣问题的答案，都离不开对氢键的认识。科学家们1936年就通过理论分析提出了“氢键”的概念，但一直不能。
直到去年年底，神秘氢键的倩影终于被我国科学家用照片记录下来。国家纳米科学中心研究员裘晓辉、副研究员程志海领导的纳米表征与测量研究团队，拍下了世界上第一张氢键照片。这一在今年11月初的《科学》上以论文形式发表后，引起科学界的轰动：《科学》审稿人盛赞此工作“是一项开拓性的发现，真正令人惊叹的实验测量”，大量国际著名学术期刊和科学纷纷以“第一张氢键照片”，“首次看见氢键”，“首次神秘氢键”等为题，迅速报道了这一性。
那么，什么是氢键？我们又是如何拍到它的照片？请看本报记者发回的报道。
中国人喜欢十全十美，但原子和的世界中却遵循“8个才完美”的规律。原子由原子核和电子云组成，当电子在原子核外排列时，会按能量高低分在不同轨道，最内圈轨道有2个电子，之后从第二圈起，每排满8个电子就晋位下一圈轨道。
比如，我们厨房里常用的食盐是氯化钠（NaCl），氯原子和钠原子是如何结合成食盐的呢？
元素周期表上排名11的钠原子含有11个质子的原子核和含11个电子的电子云，电子按2、8、1的数目排列在三个轨道上，最外圈只有1个电子；而排名17的氯原子有17个质子、17个电子，电子按2、8、7排列，最外圈有7个电子。
以8为完美标准，钠原子最外圈多1个电子，氯原子最外圈缺1个电子。所以，当钠原子遇到氯原子，就有一个电子从钠原子处“跳槽”到氯原子那里，让双方都变得完美而稳定。
由于每个质子带一个正电，每个电子带一个负电，这种变化让钠原子变成了带正电的钠离子，氯原子变成了带负电的氯离子，“异性相吸”的钠离子和氯离子之间，就此形成了稳定的离子键。
促使形成的力量，除了离子键，还有共价键，二者都属于化学键。
氧气（O2）内部两个氧原子间，就是共价键在起作用。一个氧原子有8个电子，按2、6的数目排列在两个轨道上，当两个氧原子相遇时，都缺2个电子才能达到“外8”的完美。这时候，它俩不能像氯化钠那样“损有余以补不足”，就只好采取“共轨双赢”的策略来求取平衡每个氧原子各交出2个电子放到二者的轨道交集上，这样就有4个电子是双方共有，加上各自拥有的外圈剩下的4个电子，正好又达到了“8”。