拍攝氫鍵在實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蘇黎士研究實驗室的比寧（Gerd Binning）、魁特（Calvin Quate）和格勃（Christoph Gerber）于1986年發明的。AFM測量的是探針頂端原子與樣品原子間的相互作用力——即當兩個原子離得很近使電子云發生重疊時產生的泡利（Pauli）排斥力。工作時計算機控制探針在樣品表面進行掃描，根據探針與樣品表面物質的原子間的作用力強弱成像。

以一種簡單的方式進行類比，如同一個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，以此判斷該點的位置河床的深度，當在一條線上測量多個點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行組合，一張河床的地形圖就誕生了。與此類似，在AFM工作時的，原子力傳感器相當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于竹竿觸及河底時水面下的長度。這樣，在一艘小船（控制系統）的控制下進行逐點逐行的掃描，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雜，但是AFM的發明、使用與改進匯聚了大批科學家們的辛勞努力和創造性思維。特別是拍攝到氫鍵實空間圖像所使用的非接觸式AFM原子力顯微鏡，經過分子沉積、溫度控制、防振、探針、真空、控制系統等多方面的摸索與改造才*終具有如此強大的分辨能力。