冷热现象是人类最早观察和认识的自然现象之一。在自然界的能量转化现象中，化学能与热能的转化是常见形式之一。现代社会中，有很多相关应用给大众生活带来了极大的便利。本科普实验秉承着“应用化学，安全至上，造福社会”的理念，旨在通过简单的实验，激发普通大众对化学的兴趣，帮助他们正确认识化学，了解化学反应可能存在的安全风险，并培养其正确的安全意识。实验围绕化学反应中两个特征鲜明的反应：吸热反应(氯化铵与氢氧化钡反应)和放热反应(发热包与水反应)，针对不同知识背景的受众，设计了不同的呈现形式(如趣味实验——气球捏捏冰、情景剧——碘-淀抱抱乐)，在幼儿园、中学和社区开展了多场主题科普教育活动。实验通过这些活动向大众展示了化学能与热能之间相互转化的奇妙现象，普及了相关安全常识，使不同的受众真切地感受到了化学的无穷魅力，同时也提高了他们的安全意识。

在形成和发展新质生产力的背景下，人工智能(AI)已成为化学研究及教育教学领域的强大工具。本研究基于东北林业大学材料化学专业在产教融合背景下的“学-知-用”培养模式改革，结合AI技术，通过构建智能虚拟仿真实验平台和产教协同智能评估系统，有效解决了传统教育模式中理论实践脱节(学用转化率不足42%)、知识体系碎片化(跨课程知识关联度仅31.7%)、创新成果转化迟滞(平均转化周期超18个月)等突出问题。项目实施三年来取得显著成效：学生创新成果转化周期缩短至5.8个月，较传统模式提升67.8%；在中国国际大学生创新大赛等国家级竞赛中获奖数量增长147.8%。本研究验证了AI技术在破解产教融合深层矛盾中的独特价值，构建的“技术赋能-实践强化-产业反哺”教育生态体系，为新工科背景下材料化学专业人才培养提供了可复制范式。

ShelXle是一款用于小分子晶体结构精修的专业性可视化软件，在高校群体中拥有相当数量的用户，但目前国内外有关该软件使用研究的文献报道非常少，导致众多师生在精修过程中碰到问题时不知道如何进行应对。本文详细介绍了ShelXle的开发背景、基本功能、特色功能及操作方法，结合若干案例，通过与其他软件对比，分析了ShelXle在小分子晶体结构精修中所具备的技术优势，并就如何利用ShelXle提升精修效果提出了一些参考性建议。

锂离子电池在人类生产生活中发挥着重要的作用。本文用拟人化的手法，将锂离子化身为小礼，通过讲述小礼上学途中发生的故事，细致地向读者介绍了锂电池的工作原理、活性材料的结构特点以及电池使用过程中安全风险的产生原因和解决方法。

小分子物质在日常生活和生产中突显出日渐重要的作用，例如可用作能源的无机小分子氢气、氧气、氨、烃和过氧化氢，在生物化工方面的有机小分子尿素、氨基酸等。目前小分子物质的工业合成技术仍然存在一些问题，例如大量使用贵金属催化剂、能源损耗严重等。相对于传统工艺，电催化合成具有催化剂成本低、环境友好和性能高效等优点。基于金属有机骨架(MOFs)、共价有机骨架(COFs)和多孔配位笼(PCCs)的多孔材料催化剂，由于其独特的形态、结构可调节性、高催化活性和优异的化学稳定性等特点而受到广泛关注。因此，未来研究电催化合成小分子物质的一个关键领域是开发多孔骨架材料作为合成小分子物质的电催化剂。本文总结了这些材料在电催化方面的应用。

A gold catalyst of Au/ pyrenyl-graphdiyne (Pyr-GDY) was prepared by anchoring small size of gold nanoparticles (Au NPs) on the surface of Pyr-GDY for electrocatalytic nitrogen reduction reaction (eNRR), in which Au NPs with a size of approximately 3.69 nm was evenly distributed on spongy-like porous Pyr-GDY. The catalyst exhibited a good electrocatalytic activity for N₂ reduction in a nitrogen-saturated electrolyte, with an ammonia yield of 32.1 μg·h^-1·mg_cat^-1 at -0.3 V (vs RHE), 3.5 times higher than that of Au/C (Au NPs anchored on carbon black). In addition, Au/Pyr-GDY showed a Faraday efficiency (FE) of 26.9% for eNRR, and a good catalysis durability for over 22 h.

在骨关节炎(OA)诊断和治疗中准确靶向受损的软骨细胞仍然是一项艰巨的挑战。本研究将槲皮素与钆离子偶联形成超小槲皮素-钆(CPQGd)纳米探针，由于其表面的负电荷可以精准定位到退变的软骨细胞，从而表现出优异的靶向性。凭借槲皮素优异的抗氧化性，CPQGd纳米探针可以较好地模拟3种重要的抗氧化酶(超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶)的活性，进而有效清除活性氧(ROS)。在T₁磁共振成像/荧光多模态成像技术的作用下，CPQGd纳米探针可精准定位退变的软骨细胞，并表现出优异的抗氧化性。

病毒一直是人类生存和发展的重大威胁，近年来新冠肺炎疫情更是直观地凸显了病毒的危害性。小分子药物在人类抗击疾病的历史中扮演着重要的角色。在对抗病毒的过程中，人类发展出一系列防治手段，其中小分子抗病毒药物占据着重要地位。本文借鉴中国古代经典军事策略“三十六计”的智慧，简要回顾了小分子抗病毒药物的发展历程，并着重介绍了碘苷、沙奎那韦、奥司他韦等代表性药物的设计思路与作用原理。此外，本文还展望了小分子抗病毒药物及抗病毒手段未来的发展方向。

采用生动的拟人化叙事，讲述了金属锇原子(“小锇”)从构成有毒化合物四氧化锇到转变为功能性“金属核轮烯”分子的奇幻旅程。故事中，小锇在造成生态破坏后深感愧疚，决心改变，并在一位“分子魔法师”的引导下，成功被改造成“金属核轮烯”。魔法师通过二茂铁、二苯铬、格氏试剂等经典案例，深入浅出地阐释了夹心型、半夹心型等金属轮烯的多样性及其广泛应用。最终，小锇通过创新的“共轭碳链成环”法，被构筑成一个结构独特、性质稳定且具广泛应用前景的新型分子，展现了从基础研究到应用创新的科学思维过程。这则故事不仅是一篇有趣的科普童话，更是一堂融汇了化学史、键合理论和材料科学的启蒙课。

教育数字化为高校化学实验教学带来机遇与挑战。本文以磁化率测定实验为例，探讨了融合微观原理、晶体结构和电子排布的动画视频，集成实验原理、数据处理和师生反馈的微信小程序等数字化赋能。实践证明这些举措实现了抽象原理形象化、微观结构可视化、数据处理便捷化和师生互动跨时空化，提升了实验数字化水平和教学效果。