光动力治疗是利用“光敏剂”和“光”治疗肿瘤的一种新方法，用特定波长的光照射肿瘤部位，可以使聚集在肿瘤的光敏剂活化，产生高氧化性的活性氧而破坏肿瘤。与手术治疗、化疗、辐射治疗相比，光动力治疗具有操作简单、靶向性好、无创或微创、无耐药性、可激活全身免疫等特点。该治疗方法在发达国家已基本普及，目前在我国正处于推广阶段，公众对光动力治疗还不甚了解，因此急需进行科学普及。在此背景下，我们利用实验室化学合成的靶向型“硒-罗丹明”光敏剂，设计了肿瘤靶向的光动力治疗科普实验，包括靶向光敏剂的酶激活，单线态氧的可视化检测以及光动力杀死癌细胞三个环节。通过该科普实验，生动诠释了靶向型光动力治疗的科学原理，提高了公众对光动力治疗癌症的认知，将大大促进光动力治疗在我国的推广，也体现了化学在肿瘤治疗方面的重要作用。整个科普实验操作简单、形象直观，并在科普实践中显示出良好效果。

晶体工程学是在超分子自组装基础上发展起来的，跨越晶体学、材料科学、合成化学的交叉学科。超分子手性晶体工程属于晶体工程学的一大分支，运用晶体工程学原理和方法设计手性超分子合成子，构筑出手性超分子晶体材料，并进一步探讨对映体选择性识别分离和催化方面的应用前景。

在深化新医科建设，培养交叉学科高素质人才的战略背景的指引下，本文构建了一种面向药物递送前沿的综合教学实验，将超分子化学的理论知识与纳米医学实践深度融合。研究以二氢卟酚e6和替莫唑胺为模型药物，通过超声辅助超分子组装技术制备纳米递药体系，系统探究不同药物比例对纳米递药体系性能的影响。本实验利用聚集诱导荧光淬灭现象确定了超分子组装的成功进行，使用动态光散射表征了纳米递药系统的流体动力学粒径与Zeta电位，并通过紫外分光光度法测定药物包封率。本实验立足于解决当前常见纳米递药系统载药量低、辅料使用过多带来的潜在风险，采用无需辅料的超分子组装技术制备纯药物纳米颗粒。该实验操作简单，原理明确深入，且具有良好的可拓展性，有助于使学生掌握纳米递药系统研发核心技能，同时加深学生对纳米递药系统的理解，为培养“懂原理、擅创新、重实践”的新医科复合型人才提供了可推广范式。

在磁性材料中实现高效的自旋极化，是量子信息技术的应用基础。基于玻尔兹曼分布原理的普适性方案极化效率较低且条件要求苛刻，限制了实际应用。在部分体系的光化学和光物理过程中，电子的跃迁行为表现出自旋选择性，辅以光泵浦技术，可以在较宽松的实验条件下实现更高效率的自旋极化。本文结合近年研究的实际情况，介绍了两类光致自旋极化机制及其代表性磁性分子体系。

智能致动器具有将外界刺激转化为机械运动的能力，在软体机器人、人造肌肉、传感器、智能皮肤等领域具有广阔的应用前景。本新创实验通过在聚酰亚胺高分子膜表面涂覆聚二甲基硅氧烷预聚体，并喷涂石墨烯乙醇分散液，制备出一种可以利用高分子材料的热膨胀系数差异对光、电、热等刺激产生响应的超疏水智能材料。从中国传统剪纸艺术和仿生结构获得灵感，将所得超疏水材料加工成爪形构造和可变形集水装置，利用材料的超疏水性质实现其在强酸，强碱等复杂应用环境下的稳定运行。此外，通过调整刺激电流大小实现了材料致动能力的智能化编程，进一步提升了新创实验的可控性和应用性。本新创实验融汇无机化学、高分子化学、仪器分析和材料化学等多个化学学科，实现理论与应用的巧妙衔接。所选用的实验原料无毒且易得，符合绿色化学的要求，体现了实验的可持续性。通过开发新型材料的制备技术，有效提升了材料的致动性能，极大地拓展了材料的应用场景。该新创实验现象明显，操作过程趣味性强，有助于激发学生的科研兴趣，提高学生的知识应用水平，培养学生的创新意识，同时提升学生的综合素质。该实验对学生的学习和成长具有积极的促进作用。

超分子化学领域的多种常用模块均具有氧化还原活性，它们参与的非共价相互作用对于电子得失较为敏感。电化学技术一方面可以通过电子转移产生活性物种，从而调节非共价相互作用，另一方面也可以提供其他表征手段无法获得的能量和动力学信息，因此成为超分子化学研究领域的主要工具之一。本文通过对典型案例的分析，简要总结了电化学技术在超分子化学研究工作中发挥的具体作用。

Bi₂Te₃钾离子电池负极存在结构不稳定性和电化学反应动力学缓慢问题。本研究在手风琴状MXene基底上生长棒状Bi₂Te₃，随后利用P掺杂制备了高性能P-Bi₂Te₃/MXene超结构。这种新型负极具有丰富的Te空位和良好的自适应特性，展现出优异的循环稳定性(在0.2 A·g⁻¹电流密度下200次循环后可逆容量为323.1 mAh·g⁻¹)和出色的倍率能力(20 A·g⁻¹时可逆容量为67.1 mAh·g⁻¹)。动力学分析和非原位表征表明，该超结构具有优异的赝电容特性、出色的K⁺离子扩散能力以及可逆的嵌入反应和转化反应机理。

作为21世纪最重要的科技成果之一，超材料概念的提出对物理、材料、光学、声学等学科产生了颠覆性的影响。本实验采用微观设计宏观制备思路，开展了基于分子设计的3D打印超材料制备，通过构建不同规模大小的微观碳笼分子模型，利用计算机仿真技术对3D打印超材料的制备过程、性能表现等进行模拟和预测，以指导实际的设计和制造，实现微观分子模型到宏观多孔材料的映射，探究微观碳笼结构与3D打印宏观超材料的性能关系。通过数字化设计精细调控超材料分子结构，优化其物理、化学与力学性能，结合3D打印参数优化，可制造出强度更高、韧性更好的结构件，应用于航空航天、汽车、高端装备等对材料力学性能要求极高的领域。利用数字化设计的优势，可以实现超材料的定制化制备。这种分子层面的微观结构设计与3D打印技术的宏观构件制备相结合的方法具有创新性，为超材料的设计和制造提供了新的思路，推动了化学实验数字化设计和应用，提高了化学实验数字化设计水平。

本文进行了具有气致变色特性的蒽环基超分子聚合物材料在创新型化学实验中的初探。利用该材料所制备的“变色龙”图案在固态时呈现橙红色荧光，在特定蒸气作用下迅速响应变为黄色或绿色荧光。实验设计涵盖超分子聚合物材料制备、荧光表征以及蒸气响应测试，将超分子化学中的分子识别与刺激响应原理融入实践教学。学生可通过直观的荧光变色现象观察，结合光谱数据解析，深入理解智能材料的结构-性能关系。本研究将学科前沿与基础实验相结合，有效强化学生的综合实验技能和创新能力。

超分子化学研究多个分子或离子借助非共价相互作用自发组装成具有特定功能的复杂体系。这一前沿领域通过分子间温柔协作颠覆传统认知：无需强力化学键束缚，氢键、金属配位、疏水作用、π-π堆积、静电作用等弱作用力如同分子社交密码，驱动分子自发组建具有识别、催化、响应等智能功能的超分子体系。本文采用拟人化科普方式，系统阐述有机、无机及杂化三大类超分子的结构特性与功能机制：从环糊精的分子包载、DNA折纸的精准构筑到金属有机框架(MOFs)的选择性吸附，展现非共价相互作用的协同魅力。通过设计水滑石与发光分子的课堂实验，直观演示超分子自组装过程和发光增强效应，并结合环境治理、工业催化、生物医学等应用实例，帮助读者深入理解超分子化学的科学内涵，感受从微观分子协作到宏观功能实现的创新思维。