人类对微观世界的探索是永恒的话题，但在显微镜发明之前，人类对周围世界的观念，仅仅局限在用肉眼或手持透镜帮助肉眼所看到的东西。显微镜的出现，把一个全新的世界展现在人类的视野里，人类终于得以突破人眼极限，观察到物质的微观构成。1931年，恩斯特.鲁斯卡成功研制了世界上第一台电子显微镜，在纳米尺度对原子分子进行直接观测与表征成为了现实。从此，人类迈入了纳米时代。1981年，IBM苏黎世实验室的科学家Binnig和Rohrer利用针尖与样品间的隧道效应成功研制了扫描隧道显微镜（STM），人类第一次真正“看见”了原子。1986年，Binnig、Quate和Gerber发明了世界上第一台原子力显微镜（AFM）。2009年，人类通过原子力显微镜，进一步“看见”了分子和分子内化学键的形貌，从而将人类对微观世界的探测能力大大推进了一步。
作为中国纳米科学技术的最高研究机构，国家纳米科学中心在微观探测领域也取得了历史性成就。国家纳米科学中心裘晓辉研究员、程志海副研究员领导的纳米表征与测量研究团队与中国人民大学物理系季威副教授领导的理论计算小组合作，利用非接触原子力显微镜（NC—AFM），在世界上首次得到了8—羟基喹啉分子间氢键的实空间图像。科学家利用针尖最尖端原子的电子云作为探针，利用量子力学中泡利不相容原理所产生的非常局域的排斥力，得到了单个分子内的原子分辨甚至分子间作用力—氢键的图像。
原子力显微镜的成功运用和氢键的实空间成像，为科学家探索微观世界创造了更多可能性——搞清楚氢键的成像机制，可以帮助我们充分理解氢键的本质，进而为控制氢键、改变化学反应和分子聚集体的结构奠定基础。在此基础上，如果我们可以影响或控制水、DNA和蛋白质的结构，就有可能改变整个生命体和我们生存的环境。国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的氢键名词定义负责人E.Arunan博士，为此特别撰文对此项工作进行了推介，认为这将大大深化科学界对氢键本质的认识，为进一步实现氢键的人工控制提供基础，具有极其重要的科学意义和实用价值。
