11月15日下午,中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所科普拓展課程在上海世界外國語中學(xué)順利開展。此次課程的內(nèi)容是《分子識別與自組裝:分子到生命的橋梁》,由來自中國科學(xué)院有機功能分子合成與組裝化學(xué)重點實驗室的趙新研究員及其課題組的四位研究生科普志愿者講授,高一年級近30名同學(xué)參加了課程。
趙新老師首先介紹了不同化學(xué)鍵的類型與特征,進一步延伸到一類廣泛存在的相互作用:非共價鍵,并通過實例來說明非共價鍵雖然鍵能低,但它們對物質(zhì)的性質(zhì)和生命體系的形成與維持非常關(guān)鍵,而基于非共價鍵的分子識別和自組裝是生命活動的重要基礎(chǔ)。趙新老師從生活中常見的各類識別現(xiàn)象向同學(xué)們引出分子識別的概念和原理,以DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)、細胞膜組成以及煙草花葉病毒的結(jié)構(gòu)為例介紹自然界中的自組裝現(xiàn)象。接下來趙新老師以生命體中各種分子識別和自組裝過程為例子,向同學(xué)們展示它們在生命體系中的重要作用。在此基礎(chǔ)上,他通過介紹2016年諾貝爾化學(xué)獎,展示了化學(xué)家?guī)煼ㄗ匀弧⒗米越M裝發(fā)展各種類型的分子機器,實現(xiàn)仿生功能和開發(fā)新應(yīng)用。最后,趙老師對于這個領(lǐng)域做了一個簡要的總結(jié)和展望。經(jīng)過趙老師的科普講座,同學(xué)們受益匪淺,對于分子識別與自組裝有了全新的認識,了解了它們對生命科學(xué)和物質(zhì)科學(xué)的重要意義。
為了增進同學(xué)們對本次講座的理解,趙新老師講授結(jié)束后,志愿者們準(zhǔn)備了兩個與本講座內(nèi)容相關(guān)的科普實驗。一個是利用淀粉和碘單質(zhì)的特異性識別產(chǎn)生顏色變化的實驗:直鏈淀粉在水溶液中呈現(xiàn)螺旋結(jié)構(gòu),加入碘單質(zhì)后它們通過非共價鍵形成藍色的絡(luò)合物,加熱后淀粉螺旋結(jié)構(gòu)被破壞,藍色消失。另一個實驗是固體酒精的制備:實驗利用硬脂酸鈉在酒精中溶解度低,升溫后能在酒精中均勻分散,冷卻后硬脂酸鈉分子通過非共價鍵形成的組裝結(jié)構(gòu)空間交聯(lián),從而束縛溶劑分子形成凝膠的原理制備固體酒精。在志愿者講解和示范后,同學(xué)們開始六人一組動手體驗,當(dāng)?shù)矸廴芤鹤兩凸腆w酒精成功制備并被點燃時,同學(xué)們興奮不已。
本次拓展課程在高中生現(xiàn)有化學(xué)的理解上,拓展了超分子化學(xué)中分子識別和自組裝的知識,提高了同學(xué)的動手能力,激發(fā)了同學(xué)們濃厚的探索科學(xué)的興趣。