神奇“魔法条”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
超分子手性晶体工程
童金, 于澍燕
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308113
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。
关键词: 晶体工程学, 超分子手性, 手性超分子晶体材料, 手性构筑基块, 自组装
基于科研案例的计算材料实验设计
陈显飞, 张文涛, 杜海英
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202403112
创新教育是培养高素质创新型人才的内在需要。将前沿的科学研究成果和研究方法纳入到课堂教学中,可为学生提供更为丰富、实践性和前瞻性的教育体验。本实验设计涵盖计算材料学中的晶体结构模型建立、晶体结构优化、能带结构计算、化合物催化分解等操作步骤,帮助学生掌握第一性原理计算的基本原理、流程和分析方法,将理论结合实际的工程问题,培养学生使用现代工程工具和新型技术工具识别、分析、解决复杂工程问题的能力。
关键词: 第一性原理计算, 计算材料学, 材料学实验, 计算模拟软件
“物理化学”,品“古人智慧”
赵欣怡, 蒋海英
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202504068
中国古诗词中,许多看似浪漫的文学语言,实则暗含深刻的科学观察。例如李绅笔下的“锄禾日当午”,表面是简单的农事场景描绘,背后却引发思考:这究竟是农事经验的总结,还是违背科学规律的误判?再如周敦颐《爱莲说》里“出淤泥而不染”的莲花,为何能在污浊环境中保持洁净?这些疑问背后,恰恰是物理化学原理在自然现象中的生动体现。本文将以科学视角重新解读经典诗词,揭示古人智慧与自然规律的深层共鸣,深入挖掘传统文化与科学原理的内在联系,为理解古典文学和科学知识提供全新思路。
关键词: 传统文化, 古诗词, 物理化学, 科普
分子水平上的虚拟仿真实验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
集成X射线、TEM和STM的晶体教学尝试
马宏伟, 张芳, 艾惠, 张妞, 彭绍春, 李晖
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202308107
以Si晶体为例,介绍了一种结合X-射线、电子显微学和扫描隧道显微技术进行晶体学教学的尝试。主要是从基本原理、实验技术、实验结果等方面建立不同方法之间的联系,也说明其区别。目的是使学生能依据基本的晶体学原理、概念和数据,理解不同的晶体结构分析和表征方法提供的晶体学信息之间的区别和联系,达到融会贯通的效果。
关键词: 晶体学, 教学, X-射线, TEM, STM
以“”为中心的问题式实验教学改革
宰建陶, 陈虹锦, 魏霄, 张利, 马荔, 钱雪峰
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202309023
基础化学实验不仅可以验证化学理论和训练实验技能,更应注重学生分析问题、解决问题能力的提升。针对基础学科拔尖学生的培养,我们本着因材施教的理念,开展了基础化学实验课程的教学内容、知识体系、教学方法的改革和实践。通过构建以“学”为中心、问题为导向的教学模式,系统提升实验教学在人才培养中的效果和作用。
关键词: 探究式课题研究, 创新能力培养, 基础化学实验
化学“101计划”——化学生物教材设计与建设
刘扬, 陈鹏, 刘磊
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202407085
化学生物学是化学“101计划”所布局建设的12门核心课程之一。作为一门研究生命进程当中化学本质与分子基础的前沿交叉学科,化学生物学涉及领域范畴广,知识跨度大;而伴随着化学生物学前沿的不断发展,如何建立系统的课程体系并兼顾不同专业学生的学习需求,为教材的设计建设提出了更高要求。为此,教材编者们通过调研比较不同化学生物学教材内容及课程设计,梳理总结化学生物学教材模块及知识点;从化学生物学的分子基础、核心技术及前沿应用三个方面,建立从理论到应用、从基础到前沿的化学生物学教学框架;在知识融合、内容深度、实践导向等方面展示创新特色。以交叉学科的发展和国家战略需求为出发点,力求呈现一本化学与生命科学、医学交叉融合的新型化学生物学教材,为学生带来兼具挑战性和启发性的学习体验。
关键词: 化学“101计划”, 化学生物学, 教材设计与建设

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