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化学是研究物质的性质、组成、结构、及其变化规律的科学。化学研究的核心内容是化学反应，即在原子、分子层次上阐明化学键的形成和断裂、及其产生新物质的过程。化学键是分子结构的基础，决定了物质的物理和化学性质。近年来，扫描探针显微技术已成为表面吸附分子和化学键研究的一种重要的实验手段。其中，扫描隧道显微镜技术可以获得高空间分辨的分子形貌图像，测量分子轨道的电子态特性，对原子分子实施操纵，进行化学键的选择性剪裁。在磁场和光场的作用下，扫描隧道显微镜成功地实现了对单分子磁性和单分子拉曼光谱的探测，成为分子量子态及其相关物化性质的独特试验平台。原子力显微镜作为另一种主要的扫描探针技术，近年来也得到了快速发展，不仅成功地获得了单分子的化学结构图像，还展示了在化学反应过程中识别共价键变化的能力。我们课题组利用原子力显微镜技术获得了分子间氢键的实空间图像，在此基础上进一步开展了卤键和其它化学键以及分子材料的结构和性质研究。这些信息可与传统光谱技术的研究结果互为补充，为认识表面催化、吸附和浸润等物理化学过程的微观机理奠定重要的实验基础。