探化学之道 展英才之风

陈嘉怡

出于对化学的兴趣，我报名参加了2021年英才计划，并于2021年1月正式加入。英才计划的初衷是培养一批有科学精神及科学素养的学生，吸引我之处在于平台与机会，可以让我提前经历大学期间才有的科研环境，让我能提前在高等学府深入塑造对化学学科的认识与热爱。

线上学习，渐入佳境

受新冠疫情影响，这一届的英才计划学员与许多可贵的机会擦肩而过。前期的培养主要以线上为主，导师通过交流群的形式建立起讨论小组。第一次的活动主题是“破冰，探索”，结合自身的兴趣，我提出了“药物化学”的研究方向，与陈曦导师的研究方向有一定的出入。会上，导师引导我，让我在1年的培养中“深思熟虑，慢慢确定方向”。对一些看似习以为常的生活现象，导师引导我们对其中隐含的原理进行深入剖析，通过问答的方式带领我们一步步接近真相。比如：炸油条中平衡的学问、碳的排放（碳颗粒）、蒸蛋的技巧等，鼓励我们从生活中寻找科学的痕迹，并利用所学、所见、所闻，尝试推测现象背后的原因。

通过线上交流群的形式，胡永红教授以偏文学教育的方式引导我们一步步认识科学、对待科学、正视自我；陈曦导师及实验室的师姐会定期地发布任务、分享论文，供我们阅读参考。这段时间，我的自主学习与探究能力不断提高，并且对学习有了更加独到的见解，就像制备方式一样，有自上而下的，也有自下而上的，我们从前者逐渐过渡到后者，虽然一开始是没有方向的探索，但慢慢地就掌握了一些方法与思维。

锁定目标——花青素

在前期的自主探索过程中，我针对其中1个感兴趣的话题“花青素的制备、应用”进行了探究。其中，花青素制备纯化工艺就有多种研究方法，例如“提取、萃取、大孔树脂纯化、凝胶色谱纯化工艺”“采用盐酸化的乙醇溶液作为萃取液”“优化超声波及微波辅助提取”等。花青素的应用领域已经延伸到了医学中的肿瘤治疗、心血管疾病治疗、人体抗氧化保健等，多用于药用方面。我们锁定的研究方向是花青素作为传感材料的相关应用，主要针对花青素在不同温度、pH 值，以及其他物质作用下颜色状态的变化，对其在环境检测、食品检测2个领域的应用进行研究。确定花青素传感研究方向后，在陈曦导师和实验室其他工作人员指导下，我开展了一系列与花青素相关的实验。

探究花青素在传感领域的应用前景

第一阶段是“花青素性质的探究”。使用的材料为红玫瑰与白玫瑰，探究制备方法及其在不同 pH 值下颜色状态的变化，在此过程中，我学到了很多开展实验时的基本素养，并学会了很多仪器的操作。

第二阶段是“花青素提取方法改良及数据分析”。采用“盐酸化的乙醇溶液”为溶剂，利用“超声波萃取法”辅助进行了第二阶段的花青素提取，共进行三萃取并转移提取花青素，将其放入紫外分光光度计测量吸光度，并对测量过程中出现的问题进行分析处理，比如，红玫瑰中的花青素是双波峰，但白玫瑰中的花青素只有单波峰，我通过查阅文献对原因进行了分析。

第三阶段是“pH 值对花青素显色及稳定性的影响”。基于第二阶段得到的花青素吸光度数据，选择红玫瑰作为实验材料，通过配置 pH 值2.0～13.0的缓冲溶液，了解到缓冲对可将缓冲溶液的 pH 值较好地调控在一定范围，不会过酸或过碱，可实现有范围的调控。如果使用常见的强酸、强碱，是达不到这种效果的。采用与第二阶段相同的提取方法制备红玫瑰花青素的萃取液，然后将花青素等量等比例地与不同 pH 值的缓冲溶液充分混合、振荡，观察颜色变化。第一次实验颜色变化过渡为红、粉、黄绿、黄，可能是由于时间较长导致花青素不稳定现象较为明显；第二次实验颜色变化过渡为红、粉、紫、蓝、绿、黄，结果较为明显。小组讨论后，得出如下结论：如果将“时间、温度、酸碱度”其中之一作为可变量，花青素可能在傳感领域有很好的应用前景。

继续碳量子点相关研究

后期培养也是采用线上形式，通过云交流、云讲座、云指导等方式进行。在关于“光的世界”云讲座结束后，我进行了碳量子点的制备实验。使用的是玉米皮和苹果皮，分为空白对照组、白醋组、小苏打组进行制备，结果发现，二者在不同酸碱条件下均有荧光性质，其中，碱性环境、玉米皮组合的荧光性质更胜一筹。小组成员用不同方法对实验进行了分析，并与导师展开讨论，以进一步优化实验。

关于碳量子点，目前已知其在环境监测、医学、传感方面有了一定的发展，未来可否在碳量子点的“荧光寿命”“车辆碳粒子排放转化为荧光灯（节能）”“无毒荧光性人体组织细胞相容性碳检测材料”等方面进行探索发展，从而在能源、材料上进行创新，值得深入研究。

接近1年的英才计划培养，不仅让我从中学到了一些与化学相关的专业知识，也让我明白了“科研究竟是做什么、科研事业需要具备什么样的素养与品质”，我在“团队合作”与“坚持、有恒心”这两点上感触较深。此外，对于实验过程中的一些失败数据，并不是简简单单的失败，而是一次次经验的积累，有时甚至是宝贵的数据，背后可能隐藏着更大的真相等着我们去发现。

英才计划拓展了我对化学学科的认知，对未来学习化学的方向有了更加明确的定位，加深了我对化学学习的兴趣。

未来，我会继续勇往直前！