用原子来探查原子。
1986年的诺贝尔物理学被授予电子显微镜和扫描隧道显微镜的设计者。人们借助扫描隧道显微成像，第一次看到了原子。扫描隧道电子显微镜已经成为许多实验室的常规装备，其原理，是将电荷放置在探针针尖上，针尖细到只有一个原子，当探针扫过被探测物的单个原子，流过探针的电流量便有所不同，通过电流的涨落，便描出原子的轮廓。
为了实现更高分辨率，2007年国际上出现了原子力显微镜，针尖还是单个原子，但不再探测电流研究人员用振动的探针靠近样品，当针尖原子与样品原子离得很近、电子云发生重叠时，就产生了原子间的泡利力，使探针振动频率发生偏移，再检测探针频率就能得到扫描图像。由于共价键上有电子云分布，能产生泡利力，人们就使用这种显微镜在2009年看见了原子间的共价键。
不过，比共价键弱很多的氢键，虽然也有电子云分布，却还没有被人们看到。
2007年，裘晓辉、程志海团队从进口了一台通用的商业化扫描探针显微镜，然后对其进行“改装”。“我们把它改装成了超高真空低温扫描探针显微镜。真空是为了。低温是为了把冻住，不让它乱跑，这样才能成像。”裘晓辉说，实验组把显微镜改装成非接触原子力显微镜，国际上仅有三五个课题组能达到此种水准。
改装后，机械噪音被降低了3-5倍，电子学噪音被进一步降低。最重要的是，他们用自有技术，自制了原子力显微镜的核心部件高性能的原子力传感器，也就是那个关键的探针，极大地提升了现有设备的稳定性和信噪比。“探针的振动幅度被降低到一个埃米，小于化学键键长。整台机器的图像分辨率在改装后提高了100倍。”
在实验室，记者看到正在制作探针的博士生陈鹏程。他以6毫米长、2毫米宽的石英表音叉为原料，将钨探针粘接到谐振频率稳定的石英音叉上，先在普通显微镜下磨出几个纳米细的钨针尖，再放到真空显微镜中拉出一个钨原子的探针尖。
“探针的尖是一个原子，必须拉出一个原子来，才能清晰成像。如果针尖上有俩钨原子，就会出现双影。一个探针，熟手也要花4-5个小时制作，运气好时能用三个月，运气不好一天就坏了。”裘晓辉说，“我们经历过无数次失败，然后不断改进。当第一次看到清晰的氢键图像时，我们知道这是世界上第一张，感觉非常充实和自豪。”
看到氢键以后
国家纳米中心2003年成立，是中国科学院和大学、大学(招生办)共建的科研机构。拍到第一张氢键照片，是纳米中心成立10年来的几个最重要发现之一。