成形——从信号采集到图谱呈现的奇妙旅程
吴晶, 兰景凤, 王威, 李莲花, 曲昭玮, 梅凡, 蒲巧生
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202506103
在使用现代分析仪器时,许多学生虽能解释实验原理,却不清楚样品进入仪器后为何能“变成”图谱。其实,这背后经历了一场信号的“旅程”:看不见的光、电、化学变化,先由探测器“感知”变成“电”(模拟信号),再通过信号放大器将微弱电流转为电压信号并放大,随后被整形、转化为计算机能理解的数字信号,最终绘制成图像。这一过程中涉及一连串电子模块和概念,如跨阻放大器、模数转换器、采样频率及分辨率。本文通过一系列通俗类比串联起信号处理的各个关键步骤,帮助学生梳理从信号到数据的全过程,使他们不再只是停留在“按按钮或点鼠标看结果”的阶段,而是能真正理解谱图背后的信号处理流程,更好地使用分析仪器。
关键词: 模拟信号, 滤波器, 跨阻放大器, 模数转换, 数字信号
碘映氯,让余氯无所遁形——碘量法快速测定余氯的创新科普实验与方案
亢静, 赵天元, 张茜, 张智文, 贾艳媛, 董阿力德尔图
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202506050
氯消毒凭借其杀菌能力强、成本低廉等优势,被广泛应用于自来水处理、环境消毒、果蔬保鲜等多个领域。日常消杀过程中存在余氯残留现象,残留在饮食中的余氯进入人体会对健康产生多方面影响,但公众对余氯危害缺乏认知。本实验以碘量法测定生活饮食中余氯含量的颜色变化现象为切入点,制作原创便携科普装置,通过科普宣传手册、宣传栏、连环画和现场活动讲解PPT、多用途余氯检测试剂盒等,进行实验演示、知识讲解、操作互动等科普活动,自主设计了一套多层次、多场景的创新科普实验方案。为不同知识背景的中小学生、高中生、社会大众等人群进行余氯知识科普。实验原理便于阐述、用品易于携带、现象明显、主题贴近生活且与人体健康密切相关,在科普过程中可以提高公众对日常用水与饮食中余氯安全的关注,形成“实验现象-化学原理-生活实际”的完整认知链,收获良好的科普效果。
关键词: 余氯, 碘量法, 食品安全, 科普方案
基于纳米棒刻蚀比色法检测铁、铜离子
李红, 丁晓莹, 刘慈航, 张靖涵, 饶艳英
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20230370
采用种子生长法制备金纳米棒(AuNRs)以构建光学传感器,用于Fe3+和Cu2+的高选择性快速可视化检测。在酸性环境中,Fe3+和Cu2+通过与KI溶液反应,将I-氧化成I2。I2刻蚀AuNRs,导致其纵向表面等离子体共振(LSPR)吸收峰蓝移,从而实现对Fe3+和Cu2+的检测。结果表明,反应温度为50 ℃时,添加0.8 mL 0.1 mol·L-1 HCl、2 mL AuNRs生长液和20 mmol·L-1 KI溶液,与2 mL 500 μmol·L-1 Fe3+或30 μmol·L-1 Cu2+反应25或90 min,可将AuNRs刻蚀至LSPR吸收峰消失。该方法对Fe3+和Cu2+检测具有高选择性和准确性,对于Fe3+、Cu2+共存体系的检测,可通过加入适量F-与Fe3+生成配合物[FeF6]3-完成对Fe3+的化学掩蔽,消除Fe3+的干扰,实现共存体系中Cu2+的准确检测。
关键词: 金纳米棒, 铁离子, 铜离子, 比色法检测
验“”试纸——基于色彩美学的科普实验设计
方子安, 温钱钱, 王逸迪, 欧阳红霞, 王琦, 李秋平
【大学化学】doi: 10.3866/PKU.DXHX202310032
试纸——通常指的是经过化学处理以后可对特定对象产生颜色变化的一类纸基产品,是人们进行快速检测分析的好帮手。本实验在玻璃纤维滤纸表面改性的基础上,设计了一种基于稀土配合物荧光传感特性的重金属离子检测试纸,充分展示了其在检测水中是否含有重金属离子方面的有效性与便捷性。创新设计的验“金”试纸在检测水源重金属离子污染方面大有用途,充分凸显了化学在促进生态文明建设方面大有可为。试纸的制作过程简单、安全与环保,所得验“金”试纸实用、易用与好用,实验过程既能科普试纸的一般制作与检验原理,又能激发学生进行科学探索与应用实践的兴趣,并在试纸使用的过程中传播生态文明的理念。本实验简单、易重复、门槛低、绿色环保且安全,实验过程具有独特的色彩美学,令人印象深刻,既适合在公众场所开展科普实验,又适合在小学高年级、中学和各本专科院校的实验教学中开展和普及。
关键词: 试纸, 金属离子检测, 传感, 稀土元素, 科普实验
调控纳米花表面凸起的策略及其表面增强拉曼散射活性
冯瑞沁, 樊晔, 方云, 夏咏梅
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202304020
以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)与十二烷基硫酸钠(SDS)通过阳离子架桥形成的拟聚阴离子为软模板,通过改变PVP、SDS和纳米材料前驱体氯金酸(HAuCl4)浓度以及反应时间等因素,调控还原产物金纳米花形貌及粒径。表面张力、电导率、毛细管电泳及Zeta电位等实验结果表明PVP-SDS-HAuCl4形成新的拟聚阴离子,透射电子显微镜和X射线衍射结果表明SDS、PVP和HAuCl4的较低浓度组合更易获得表面凸起丰富的金纳米花。PVP-SDS拟聚阴离子发挥了二级软模板作用,在PVP (50 g·L−1)-SDS (2 mmol·L−1)-HAuCl4 (0.25 mmol·L−1)溶液中调控合成的金纳米花为{111}晶面为主的面心立方结构,其平均等效粒径为108 nm,且表面上密集分布约16.5 nm的凸起。该金纳米花有较强的表面增强拉曼散射(SERS)活性,探针分子罗丹明6G的SERS信号强度依赖于金纳米花的表面凸起形貌。该研究中金纳米花的SERS增强因子最高达6.71 × 107,优于同类金纳米花的文献报道水平(106);尽管低于石墨负载的金纳米粒子(1 × 108)或阳离子软模板合成的金纳米棒(5 × 109),但成功避免了基质干扰或阳离子强吸附使应用受限。
关键词: 金纳米花, 表面增强拉曼散射, 纳米凸起, 拟聚阴离子, 软模板
不同长径比的具有固定宽度纳米棒的合成
贺鸿鹏, 张萌萌, 郝梦娇, 杜伟, 夏海兵
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202304043
金纳米棒在光学、电学、信息学和生物医学等领域具有广泛的应用。然而,一些具有特殊要求的金纳米棒还不能通过常规的方法制备。在本研究中,我们创新地将十二醇(LA)分子引入到传统种子生长方法中,成功实现了具有固定宽度的不同长径比(AR)金纳米棒(FW-Au NR)的按需制备。此外,通过合理地选择相应的反应条件(如氯金酸和硝酸银的浓度),可以在130–38.4,109–26.4和16–46 nm范围之间分别调节FW23-Au NRs,FW14-Au NRs和FW6.5-Au NRs (右上角的标注数字表示金纳米棒的宽度)的长度。即,可在一个较大的长度范围内调节具有固定宽度的金纳米棒的长径比。并且,在合适浓度的十二醇,0.24–0.30 mmol∙L−1范围内调节硝酸银浓度,可以使这些金纳米棒的宽度固定在6.5–23 nm之间。另外,实现FW-Au NRs制备的关键是银离子和十二醇分子对分布在金种子晶面上的CTA-Br-Ag+化合物的密度的协同影响。
关键词: 金纳米棒, 十二醇, 固定的宽度, 对称性打破效率, 有效颗粒数
继承与创新:从课名称的变迁看课程建设的发展
王玉枝
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202509088
在《大学化学》创刊四十周年之际,进行教育部推出的金课建设历程简介,包括:名牌课程、精品课程、精品资源共享课程、精品视频公开课程、精品在线开放课程、一流课程、课程思政示范课程,并对金课建设进行展望,譬如:智慧课程和智能体课程。
关键词: 《大学化学》, 创刊四十周年, 金课建设
硼簇修饰的纳米簇用于硼中子俘获疗法
马文丽, 王丽艳, 宗纪波, 孙兆峰, 涂德双, 芦昌盛, 燕红
【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20260053
硼中子俘获疗法(BNCT)利用硼携带剂在中子照射下释放高能粒子,实现细胞尺度精准杀伤,但临床硼携带剂硼苯丙氨酸(BPA)和巯基十二水合十二硼酸钠(BSH)存在含硼量不足及缺乏成像等缺陷。本研究选择二十面体碳硼烷作为硼源,金纳米簇作为荧光探针骨架,将葡萄糖基团引入金纳米簇表面,构建集靶向性、富硼性与荧光成像于一体的新型硼携带剂(AuGSCB-Glu)。该硼携带剂在乳腺癌MCF-7细胞中表现出高特异性成像和高的硼摄取量,并在细胞水平显示出BNCT治疗效果。
关键词: 碳硼烷, 硼簇, 硼中子俘获疗法, 金纳米簇
悟空遇“妖”解迷津,液施术救苍生
张梦莹, 费代强, 刘晓倩, 孙小敏, 白宇, 王宇, 吕查德, 齐殿鹏, 王磊
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202504080
肿瘤疾病在人们日常生活中难以避免且难以治愈。而随着现代生物纳米技术的发展,科学家们设计出了一类智能微纳米材料——液态金属机器人。液态金属机器人是基于生物技术、材料科学、微纳米技术、机械学等多学科交叉的新兴研究领域。由于其体型微小,可以在外场的控制下发生各种各样的形变,使其能够靶向治疗癌细胞,但该技术还并未广为人知。本文基于四大名著之一——《西游记》,以拟人化的手法讲述了液态金属机器人的制备方法、变形特点及体内治疗过程,以期促进广大读者对液态金属机器人科学机理的了解,为实现该技术的实际应用奠定基础。
关键词: 液态金属, 微纳米机器人, 肿瘤治疗, 形变机理, 驱动方式
纳米酶催化过氧化氢分解反应的米氏常数的测定
戴煜, 孙雪婷, 吴昊屿, 李乃竹, 程国娥, 张孝进, 夏帆
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202407052
近年来,金纳米粒子被发现具有纳米酶特性,可以模拟天然过氧化物酶催化过氧化氢分解。本实验选用明胶还原制备金纳米粒子,通过紫外-可见分光光度法测定金纳米粒子催化过氧化氢分解反应的米氏常数。将科学前沿概念“纳米酶”设计成适合本科生的物理化学动力学实验,既可锻炼学生的综合能力,又能激发学生对化学实验的兴趣与民族自豪感。
关键词: 纳米酶, 金纳米粒子, 过氧化氢分解, 米氏常数, 物理化学实验

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