神奇“魔法条”之新冠病毒的快速检测
杨迪, 魏嘉怡, 翟红, 王昕, 孙太明, 宋浩乐, 王海雁
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202312023
胶体金作为商业化的即时检验POCT (point-of-care test)免疫层析技术中最广泛的标记物之一,具有显著的颜色特征,后期无需可视化改造,且形态稳定、环境友好。本文试纸条制作过程简单,不需要大型贵重仪器。采用柠檬酸三钠还原氯金酸制备胶体金,将胶体金标记在新冠病毒的核衣壳N蛋白抗体上,通过在免疫层析试纸条可视区形成类似三明治结构的抗体-抗原-抗体夹心复合物,并以此复合物的红色检测线作为新冠病毒的定性分析依据。该检测方法裸眼可测、操作简单、且快速(10 min)、灵敏(检测限为0.5 ng·mL-1)、低成本(每条不超过5元)。实验过程可以引导学生体验生命体系中抗原抗体相互作用引发的特异性生命化学反应,激发学生对化学、生物、生命科学和纳米材料等学科相互融合的可视化快检技术的浓厚研究兴趣。
关键词: 胶体金, POCT, 免疫层析, 新冠病毒
恐龙时代之U-Pb定年
许润泽, 刘睿
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202404083
以一位考古学教授在四川自贡恐龙遗址考察引发的遐想为载体,介绍了U-Pb定年法的基本原理,以及样品采集、样品处理后的分析方法和检测结果处理,全面地科普了U-Pb定年法的相关知识。同时,本文介绍了自贡地区的恐龙文化及产业,向读者展现恐龙之都的魔力。
关键词: U-Pb法, 同位素地质年代学, 地球化学, 电感耦合等离子体质谱, 高分辨率离子探针
沉淀草木之美——媒染背后的配位化学
李明, 李昭胤, 刘梦竹, 罗邵响
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202311085
配位作用,是化学中一个重要的概念,是一种分子、原子、离子之间的相互作用,基于这种作用力形成的化合物称为配合物,从千年前的古法染布技艺到当今化学工业与生活中,配位化学都起着重要的作用,而大众对于配位化学的认知程度有限。本科普实验借鉴我国传统媒染工艺,选用植物色素(茜素、苏木素等)对植物纤维染色,展现“媒染”背后的配位化学。通过该色素与媒染剂中的金属离子络合呈现配合物的丰富颜色;通过对比实验展示有、无配位作用的染色、固色效果,体现配位化学的重要作用;并基于我国非物质文化遗产手工艺——扎染,呈现出自创扎染作品,让人们感受化学之美的同时也切身感受匠人智慧和中国手工艺的魅力。同时,结合生活实际,设计居家实验方案(以洋葱皮煮水制作染料),便于大众居家实验,体现出实验的可推广性。设计适合幼儿及小学生、初高中生、大学生及公众的科普活动。本科普实验将化学、艺术与文化紧密结合,呈现效果具有可观赏性,且过程绿色安全、无毒无害。
关键词: 媒染, 配位化学, 扎染, 梯度科普
前驱体机械压实制备高密度活性炭及其致密电容储能性能
李齐齐, 张苏, 江娱婷, 朱琳娜, 郭楠楠, 张晶, 李禹彤, 魏彤, 范壮军
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202406009
大比表面积活性炭的密度普遍较低、体积储能性能不佳,难以满足超级电容器的小型化发展需求。针对此,本工作提出在活化前对炭前驱体进行机械压实以提高活性炭密度的普适性方法,并研究了机械压实对由外而内活化(炭粉/KOH混合物)和均匀离子活化(热解含钾盐类)所制备活性炭的比表面积、孔结构和电容储能性能的影响规律。结果表明,对前驱体进行机械压实能够提高活化反应效率、活性炭密度和体积电容储能性能。随着机械压力升高,由外而内活化所得活性炭的比表面积和孔隙率先升高后降低,原因在于机械压实能够消除颗粒间的空隙以增加前驱体与活化剂之间的接触,进而显著提高了活化效率。对于均匀离子活化,活性炭的比表面积和孔隙率呈现先降低后升高的趋势,这可能是由于致密前驱体抑制了热解过程中产生的活性气体分子(H2O、CO2等)快速散逸,使之继续参与活化反应,提高了活化刻蚀效率。本工作为大比表面积和高密度活性炭的设计制备提供了简单思路。
关键词: 活性炭, 机械压实, 活化, 超级电容器, 体积比容量
以实践育人,以实境强技:仪器分析实验教学改革实践与探索
陈红云, 李国然, 刘阳
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202601047
在化学、材料科学等前沿领域,定性定量分析技术已成为驱动学科发展和提升科研与工程实践水平的关键。仪器分析实验,正是培养学生掌握这门跨学科“通用语言”的核心环节。然而,传统仪器分析实验多侧重于原理认知与基础操作,与科研和工程实践存在显著差距,难以有效支撑实践型人才的培养目标。针对这一教学痛点,开展仪器分析实验的教学改革显得尤为重要,这是打破课堂教学与真实实践之间壁垒、系统构建两者有效衔接桥梁的关键。因此,本文以“实践育人”理念为指导,引入真实场景设计了一个开放探究型仪器分析实验项目——市售膳食补充剂中微量元素的测定。该实验内容包含引导式预习、开放式讨论、探究式实验三部分。实验重点聚焦谱线干扰的应对和方法可靠性的探究,使学生理解谱线选择和方法质量监控对于微量元素分析的重要性,培养学生设计并建立一个面向实际应用的、科学完整的电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)检测流程。教学实践结果表明,贴近生活的实验对象和未知的实验结果,极大提高了学生的学习兴趣,同时也提高了学生的思考能力、表达能力和实践能力。
关键词: 实践育人, 仪器分析, 电感耦合等离子体发射光谱, 微量元素
“四新”建设视域下无机化学“理实融通,驱动创新”的混合式教学模式研究与实践
胡芳东, 姜晓蕾
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202402013
为了满足对人才的需求,并融入“四新”建设,构建了“理实融通、驱动创新”的混合式教学模式,使教书育人相得益彰。根据无机化学课程的特点,通过重构课程内容和建设资源库、创新“一互通、三融合、二反思”的教学方法、建立“三位一体”的考核评价机制以及创建全新创新实践活动等多项举措,将创新创业教育与课程教学深度融合。“理实融通、驱动创新”的教学模式让学生掌握专业知识的同时,强化了学生的科学素养、创新思维和科研能力,支撑“四新建设”。
关键词: 无机化学, 教学改革, 人才培养, 创新实践
应用型人才培养的“工程实训-工程设计-创新创业”实践教学平台建设与实践
滕远, 林晓, 汤森培, 郭栋才, 李鑫, 李佑稷
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202505052
创新实践教育中心组织模式,将分属于企业、学校、学院的资源深度融合,实现“共建、共享、共管、共赢”的“四共”建设,成体系建成“工程实训-工程设计-创新创业”(简称“双工双创”)实践教育中心;协同构建“二专一应”工程实训平台、“课专应”工程设计平台和“四结合”创新创业平台,实现年均覆盖人数至少1300人的目标;采用“二化一式”实践教学体系,使实践教学标准化、规范化,扩大学生受益面,旨在提升学生的竞赛获奖率、就业竞争力及成才率;创建“1+3+3”实践教学中心运行模式,规范企、校、院三方职责,实现人才共育、过程共管、资源共享、责任共担、优势互补,提高平台安全性、开放性与实效性,实现地方院校化学化工人才的培养从传统型、基础型向发展型、应用创新型层次的飞跃。
关键词: 实践教学, 应用型人才, 校企协同, 平台共建, 新工科
分子水平上的虚拟仿真实验之思政元素的挖掘与提炼——以“高分子的构象、形态及尺寸的模拟与计算”项目为例
朱平平, 谢永军, 易院平, 黄渝, 周强, 肖石燕, 杨海洋, 何平笙
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202309063
高分子的构象、形态及尺寸的模拟与计算,是分子水平上的虚拟仿真实验项目,结合诺贝尔奖获得者de Gennes和P. J. Flory的理论工作、由项目组自身教研成果转化、师生合作研发而成。与小分子化合物相比,高分子的研究方法有很大的不同,特别是需要采用统计方法来描述高分子链的构象、形态,计算高分子链的平均尺寸,这是经典的物理化学方法所不能完成的。本项目从研发到教学实践、再经改进,教学内容的更新优化中,自然融入了诺贝尔奖成果、哲学思想、科学思维、学科发展史、教研成果等多个维度的思政元素。
关键词: 分子水平上的虚拟仿真实验, 量变引起质变, 科学思维, 诺贝尔奖成果, 高分子链的柔性

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