中子束精準測量非典型氫鍵 北科大跨國研究登頂尖期刊
轉載自工商時報2025.12.04
北科大有機高分子研究所特聘教授呂良賜率研究生林祐慶、曾品翔、李貞瑩、史嘉和、龔天宥等人，與美國能源部橡樹嶺國家實驗室（ORNL）、日本質子加速器研究複合設施（J-PARC）合作，於國際頂尖期刊《Journal of the American Chemical Society》（JACS）發表「非典型氫鍵」的最新研究成果，展現北科大在國際學術舞台上的領導地位與影響力。
論文發表連結：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c15040
呂良賜為台灣首位受邀擔任國際知名氟化學期刊《Journal of Fluorine Chemistry》編輯委員，他指出，氫鍵是生物與材料系統中極為關鍵的化學作用力，但其中牽涉氫原子的位置與鍵長，往往難以精確觀測。研究團隊與美國、日本國家實驗室一流科學家合作，採用源自美國「曼哈頓計劃」的高強度中子束做為主要量測工具，來量測團隊在北科大製造出的大顆晶體；並可精準解析至「毫埃」尺度，成功捕捉過去難以直接驗證的非典型氫鍵行為。
呂良賜比喻，如同在不必親自登上喜馬拉雅山巔峰的情況下，仍能準確量到山上隨四季變化而不同的積雪高度，中子實驗讓研究團隊得以「遠距」又「準確」地看清氫原子的真實樣貌。
研究團隊早自2021年起，即在中子實驗首度量測且準確報導碳氫鍵的顯著缩短；2023年再於德國頂尖應化期刊《Angewandte Chemie International Edition》發表碳氫鍵鍵長伸長的結果。本次最新成果更進一步顯示：在亞甲基的兩個碳氫鍵（H-C-H）中，一根顯著伸長，另一根則顯著缩短，使得知名的虎克定律，得以在最常見的碳氫鍵振動中，獲得更可靠且更廣泛的應用。
呂良賜團隊在「非典型氫鍵」量測與解析上持續取得世界級成果，不僅在基礎科學（如碳氫鍵長度與弱作用力的精準量測）上具關鍵貢獻，也成功延伸至材料科學應用，例如近期在ACS與RSC期刊發表的高穩定、高效能鈣鈦礦，用於永續能源與光電元件的研究，充分展現從基礎到應用的一貫研究能量。
呂良賜為國際氟化學研討會（International Symposium of Fluorine Chemistry, ISFC）的重要成員（Steering Committee member），長期致力於含碳氫氟元素的「非典型氫鍵（弱作用力）」研究，包括C–H⋯X氫鍵、C–F⋯F–C鹵素鍵、氟取代分子間作用、分子堆積效應等。其團隊結合精準分子設計與多重光譜技術，系統性解析這些微弱卻關鍵的作用力如何影響晶體結構、材料物性與高分子反應行為。
呂良賜表示，這些疏水的弱作用力雖然不是特別大，卻往往是決定材料性能、穩定性，甚至分子辨識行為的關鍵因素。本次發表延續團隊長年研究脈絡與軌跡，再度在國際舞台上證明北科大團隊於非典型氫鍵研究上的獨到貢獻與領先地位，對永續能源新型、功能材料、奈米薄膜、光電元件及能源轉換系統的設計皆具前瞻應用潛力。
近年來，其團隊在國際高影響力期刊上累積多篇重要著作，例如：
1. 2021年發表於《Journal of the American Chemical Society》的研究作品，目前瀏覽量已超過六千次，顯示該研究持續受到國際同行高度關注：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c02570
2. 發表於《Angewandte Chemie International Edition》的另一項研究，同樣獲高瀏覽與下載次數，並被ORNL選入2023年度重要科學成果之一：
https://www.ornl.gov/news/ornls-2023-top-science-achievements-sns-hfir
3.在穩定且高效能鈣钛礦材料，用於永續能源與光電感測/AI應用方面，亦有最新成果發表於ACS期刊：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.4c18202?ref=recommended
