人類對微觀世界的探索是永恒的話題，但在顯微鏡發明之前，人類對周圍世界的觀念，僅僅局限在用肉眼或手持透鏡幫助肉眼所看到的東西。顯微鏡的出現，把一個全新的世界展現在人類的視野里，人類終于得以突破人眼極限，觀察到物質的微觀構成。1931年，恩斯特.魯斯卡成功研制了世界上第一臺電子顯微鏡，在納米尺度對原子分子進行直接觀測與表征成為了現實。從此，人類邁入了納米時代。1981年，IBM蘇黎世實驗室的科學家Binnig和Rohrer利用針尖與樣品間的隧道效應成功研制了掃描隧道顯微鏡（STM），人類第一次真正“看見”了原子。1986年，Binnig、Quate和Gerber發明了世界上第一臺原子力顯微鏡（AFM）。2009年，人類通過原子力顯微鏡，進一步“看見”了分子和分子內化學鍵的形貌，從而將人類對微觀世界的探測能力大大推進了一步。
作為中國納米科學技術的最高研究機構，國家納米科學中心在微觀探測領域也取得了歷史性成就。國家納米科學中心裘曉輝研究員、程志海副研究員領導的納米表征與測量研究團隊與中國人民大學物理系季威副教授領導的理論計算小組合作，利用非接觸原子力顯微鏡（NC—AFM），在世界上首次得到了8—羥基喹啉分子間氫鍵的實空間圖像。科學家利用針尖最尖端原子的電子云作為探針，利用量子力學中泡利不相容原理所產生的非常局域的排斥力，得到了單個分子內的原子分辨甚至分子間作用力—氫鍵的圖像。
原子力顯微鏡的成功運用和氫鍵的實空間成像，為科學家探索微觀世界創造了更多可能性——搞清楚氫鍵的成像機制，可以幫助我們充分理解氫鍵的本質，進而為控制氫鍵、改變化學反應和分子聚集體的結構奠定基礎。在此基礎上，如果我們可以影響或控制水、DNA和蛋白質的結構，就有可能改變整個生命體和我們生存的環境。國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）的氫鍵名詞定義負責人E.Arunan博士，為此特別撰文對此項工作進行了推介，認為這將大大深化科學界對氫鍵本質的認識，為進一步實現氫鍵的人工控制提供基礎，具有極其重要的科學意義和實用價值。
