雷根斯堡大学和格拉茨理工大学的研究人员表明，可以直接看到表面分子侧面的氢原子。这项发表在《美国国家科学院院刊》杂志上的研究描述，通过观察分子旁边，可以揭示先前隐藏的氢原子的位置和存在。

位于分子边缘的氢原子影响这些分子的许多特性，包括它们如何与其他分子相互作用。氢键是分子相互作用最常见的形式之一，其中分子侧面带正电的氢原子被相邻分子中带负电的原子吸引。

氢键在表面合成领域非常重要，其中分子首先被吸收到表面上，然后相互反应。尽管这些原子具有重要意义，但对这些小而重要的原子的直接观察却一直难以实现。

为了可视化分子的侧面，研究人员采用了一种源自原子力显微镜(AFM)的专门技术。

在AFM中，将锋利的尖端靠近表面，当尖端在表面上移动时，记录尖端上的力。之前的原子力显微镜实验主要关注力的垂直分量，并没有揭示分子侧面的氢原子。为了克服这一限制，研究人员采用横向力显微镜(LFM)来测量施加在AFM尖端上的水平力。

UR量子纳米科学主席FranzJ.Gießibl教授工作组的PD博士AlfredJ.Weymouth是LFM领域的领先专家。他强调了其独特的功能，并表示：“尽管LFM并未得到广泛使用，但它与传统AFM相比具有多种优势，包括卓越的距离灵敏度、能够从单个图像中提取物理参数以及量化摩擦力的能力通过在化学键上滑动单个原子。”

通过测量施加在分子边缘AFM尖端上的横向力，Weymouth博士和同事能够直接可视化氢原子。实验的原始数据可以直接与理论计算进行比较，从而更深入地了解原子相互作用。

虽然原子间相互作用通常使用简化的距离相关函数进行建模，但将这些模型与实验数据进行比较揭示了这些近似值的局限性，强调了将其他因素纳入这些理论框架的重要性。这种见解对于AFM和LFM研究都很有价值，因为它使研究人员能够完善对基本原子相互作用的理解。

直接观察氢原子的能力标志着研究人员的重大突破，为阐明表面化学反应的复杂机制和中间步骤提供了强大的工具。这一进展具有加速各个领域进步的巨大潜力，包括表面催化和人体内的分子相互作用。

这项新技术的发展代表了我们对微观世界的理解向前迈出了重要一步，为研究和创新开辟了新的途径。通过直接可视化氢原子的行为，研究人员可以更深入地了解控制分子相互作用的基本过程，为各个领域的变革性进步铺平道路。