胡永紅，張晨，金靖雯，張林純，陳曦,＊

1廈門華廈學(xué)院人文學(xué)院，高等教育研究所，福建 廈門 361024

2廈門華廈學(xué)院環(huán)境與公共健康學(xué)院，智能儀器與檢測技術(shù)研究所，福建 廈門 361024

3廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，福建 廈門 361005

“1、2、3、4……20……40……58、59、60”，屏幕上的秒表馬不停蹄，憋氣比賽的10個孩子，漲紅小臉屏住呼吸，30 s、40 s，依次有孩子不得已松口大口呼吸，憋氣時間最長者也未能突破60 s。

主持人笑容可掬登場現(xiàn)身，“孩子們，今天魔術(shù)專場表演的開場有點刺激，先緩緩氣，怎么樣，感受如何？”

“感覺喉嚨被人掐住了?！毙邊摸喉嚨邊說。

“頭暈?！毙故作踉蹌，“快倒下了?！?/p>

“能夠自由呼吸真好，沒有氧氣的日子就像下地獄?！毙一臉慶幸地說。

主持人豎起大拇指，“很贊！小C提到氧氣，這可是今天這場魔術(shù)表演的主角哦，下面，掌聲有請?zhí)匮g(shù)師X博士閃亮登場！”

“大家好，今天就讓我們一起在魔術(shù)變幻里玩轉(zhuǎn)氧氣的科學(xué)故事吧！”披著黑斗篷的X博士帥氣地從天而降，引來孩子們一陣歡呼雀躍，掌聲雷動里主持人繼續(xù)介紹，“X博士不僅是聰明絕頂?shù)幕瘜W(xué)博士，而且是技藝精湛的魔術(shù)師，他愛‘玩科學(xué)’，喜歡將高深莫測的科學(xué)研究以淺顯易懂的語言與實驗表達出來，下面，舞臺就屬于你們啦！”

1 “氧”在深閨——終識廬山真面目

博士摸摸自己聰明絕頂?shù)念^，“孩子們，今天的魔術(shù)表演與科學(xué)實驗相關(guān)，科學(xué)離不開實驗，初次見面，我們先來做一個X博士獨創(chuàng)的‘三瓶子實驗’?！敝灰姴┦康哪Хò粢稽c，眼前出現(xiàn)了三個瓶子，“這三個瓶子里分別裝著氧氣、空氣、氮氣。有請三位同學(xué)上來，在同一時間，分別點燃一根火柴放入瓶子，大家睜大眼睛仔細觀察，究竟發(fā)生了什么，學(xué)會精準描述實驗可是做科學(xué)研究必需的基本技能之一哦。”

小D、小A與小F爭先恐后舉手獲得優(yōu)先權(quán)，三人同時點亮火柴，放入各瓶，“燃燒更亮了，有白煙！”“熄滅了！”“奇怪，好像沒有變化?！焙⒆觽兂錆M驚奇的眼睛一眨不眨，熠熠閃光。

“為什么會產(chǎn)生不同的現(xiàn)象呢？”X博士追問。

“和里面的氣體有關(guān)，氧氣具有助燃性，所以，燃燒更旺了?！迸_下的小H搶答成功。

“這么快就發(fā)現(xiàn)了氧氣的助燃性，不簡單！助燃性是氧氣的化學(xué)屬性，那么你們現(xiàn)在看見氧氣了嗎？”博士略帶詭異地問道。

“氧氣不是無色無味嗎，看不見呢?！薄皩ρ?，怎么可能看見！”孩子們面面相覷。

“那，不可見不可摸的氧氣是如何被人類發(fā)現(xiàn)的呢？”博士的眼里都是問號。

看似司空見慣其實很深刻的問題問倒了所有孩子，博士說：“現(xiàn)在，大家閉上眼睛，我們穿越時光隧道，回到1774年，揭曉這個秘密?！?/p>

一陣清風拂過，孩子們騰云駕霧到了一個實驗室，“噓，保持安靜，孩子們，你們看到了嗎，那位正在做實驗的就是聞名世界的法國化學(xué)家拉瓦錫(Antoine Laurent Lavoisier) (圖1)，他正在做與人類發(fā)現(xiàn)氧氣息息相關(guān)的‘20天實驗’(圖2)[1]?！?/p>

圖1 安托萬-洛朗·拉瓦錫[1]

圖2 拉瓦錫“20天實驗”的實驗裝置[1]

“難不成一個實驗做了20天？”小A瞪大眼睛質(zhì)疑。

博士點點頭，“對，拉瓦錫是一位嚴謹縝密的科學(xué)家，科學(xué)實驗要得出科學(xué)的結(jié)論，需要收集足夠充分的數(shù)據(jù)進行定量分析?！?/p>

孩子們滿眼崇拜，目不轉(zhuǎn)睛地盯著拉瓦錫，只見他將裝有水銀的曲頸瓶通過水銀槽與一個裝有空氣的鐘形玻璃罩相通，不停加熱曲頸瓶中的水銀，漸漸出現(xiàn)了紅色渣。拉瓦錫利用聚光鏡一邊高溫加熱紅色渣一邊收集產(chǎn)生的氣體。

“他收集到的氣體，會不會就是氧氣？”小C自言自語。

“這可是個秘密！不過，拉瓦錫通過計算發(fā)現(xiàn)獲得的氣體體積與原來鐘罩失去的氣體相等?！辈┦垦a充道。

“根據(jù)質(zhì)量守恒定律，那說明物質(zhì)燃燒時增加的質(zhì)量恰好是減少的氣體質(zhì)量。”一邊的小B迫不及待地提出了自己的觀點。

“你的理解是對的，正是這個結(jié)果讓拉瓦錫確信燃燒時物質(zhì)吸收了空氣中的一種新元素，1779年，他取拉丁文‘Oxygenium'的首字母，正式將這種新元素命名為‘氧'，化學(xué)表征符號為‘O’?！?/p>

“原來，是拉瓦錫發(fā)現(xiàn)了氧啊，太偉大了！”孩子們驚嘆著。

“是的，拉瓦錫是敢于挑戰(zhàn)權(quán)威的科學(xué)家，他揭示了燃燒的本質(zhì)，構(gòu)建了燃燒理論的體系，因此被譽為‘近代化學(xué)之父'?！闭f到此，博士壞笑了一聲，“考考你們，燃燒是分解反應(yīng)還是化合反應(yīng)？”

“剛才火柴燃燒產(chǎn)生了煙、熱、灰，所以，我覺得應(yīng)該是分解反應(yīng)?！毙推理道。

“可是，物質(zhì)燃燒時和氧氣產(chǎn)生了關(guān)系，吸收了氧氣生成了新物質(zhì)，所以，應(yīng)該是化合反應(yīng)。”小A反駁道。

“哈哈哈，恭喜小A，答對了，你和拉瓦錫一樣聰明！拉瓦錫發(fā)現(xiàn)金屬單質(zhì)與氧氣化合反應(yīng)后可以生成新物質(zhì)，比如磷燃燒生成了五氧化二磷、硫燃燒生成了二氧化硫。燃燒這一普遍的現(xiàn)象被確定為化合反應(yīng)具有非常重要的意義?！辈┦可癫娠w揚，“從此，氧氣在各個領(lǐng)域海闊憑魚躍，天高任鳥飛，大展身手。”

2 氧氣神通無窮處——玩轉(zhuǎn)乾坤任天真

離開拉瓦錫的實驗室，博士領(lǐng)著孩子們輾轉(zhuǎn)到了一片森林，“這里可是天然氧吧，氧氣豐沛，空氣清新！對了，說到氧氣的神通，你們還知道氧氣的哪些作用呢？”博士用魔法棒輕點每個孩子的腦門。

“嗯……我知道氧氣是維持生命的必需物質(zhì)，剛才的憋氣比賽還記憶猶新呢。”

“對，氧氣在體內(nèi)各器官、各組織甚至是各個細胞中的含量是趨于穩(wěn)定的[1]，血液循環(huán)系統(tǒng)是氧氣輸送到全身的管道，當身體里的氧氣含量降低時，身體會有一個自動調(diào)節(jié)機制，通過增加血紅素濃度和紅血球數(shù)量進行補償。當然，如果身體組織發(fā)生了病變或損壞，組織細胞會消耗氧氣，無限制增長，病變組織細胞的微環(huán)境會因為缺氧促使腫瘤發(fā)生惡性循環(huán)[2]。當然，剛才你們覺得難受不是因為身體組織病變，只是氧氣補償暫時性缺失導(dǎo)致的。”

“原來氧氣溶解在我們的血液中確保著我們生命的運轉(zhuǎn)呀，這個作用可真巨大！博士，我有個問題?！毙舉高了小手。

“哦，說來聽聽?！辈┦垦劾餄M是鼓勵。

“有時候會在湖水中看到很多綠藻，這是不是也可以看作湖水長出的惡性腫瘤呢？”小G的眼眸充滿疑惑。

“你這個想象和比喻很有意思呢！綠藻過多是水體污染的一種，這也與溶解氧的濃度有關(guān)。一般在20 °C、1.013 ×105Pa的條件下，水中溶解氧的含量接近于飽和值9 mg·L?1，海水中的氧含量約為8 mg·L?1。但水體被營養(yǎng)豐富的有機物污染，藻類快速生長，溶解氧被過度消耗又無法及時補充時，水中的厭氧菌會大量快速繁殖[3]，當水中的溶解氧值小于5 mg·L?1，一些生物就會缺氧死亡?！辈┦康囊环忉寣I(yè)又通俗。

“原來，湖水、海水和我們的生命一樣，都需要適量氧氣?。　焙⒆觽兓腥淮笪?。

“對的，如果氧含量超標，甚至可能造成爆炸等事件呢！”博士一激動魔法棒一揮，不小心把自己稀少的頭發(fā)變成了一朵輕描淡寫的蘑菇云。

“爆炸！真的爆炸了！”孩子們笑得前仰后翻，“博士，真有這么可怕嗎？”

“不相信，那我們就去火力發(fā)電廠觀摩吧。”博士的魔法棒輕揚飛舞，孩子們瞬間轉(zhuǎn)場到了火力發(fā)電廠，出現(xiàn)在孩子們眼前的是構(gòu)造復(fù)雜的幾位“鋼鐵俠”，“這些鋼鐵俠是鍋爐給水系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、回水系統(tǒng)和熱網(wǎng)水系統(tǒng)，火力發(fā)電可離不開它們的功勞?！辈┦恳灰唤榻B。

孩子們有點疑惑，“這和氧氣有關(guān)系嗎？”

“這個問題好！氧氣很活潑，具有一定的水溶性，所以水中溶解氧含量的檢測非常重要。這些設(shè)備都需要用水，如果水中溶解氧的含量過高，就很容易因為氧化反應(yīng)被腐蝕，搞不好鍋爐就會爆炸。”博士耐心解釋。

“原來如此！氧氣讓人又愛又恨，簡直就是天使與魔鬼的化身??！”小G感嘆。

“對的，所以，我們要研究清楚這個小精靈的含量問題。請問，你們有什么辦法可以精準地測定氧氣的含量，讓這個調(diào)皮的小精靈無處遁形嗎？”博士的問題可真是層出不窮。

“提取出來，稱重？”“這個方法過程很復(fù)雜，不夠直接吧？”孩子們不約而同地轉(zhuǎn)向博士。

博士說：“這個方法確實過程比較復(fù)雜，不過，我們的科學(xué)家開發(fā)出了能夠感應(yīng)氧氣的傳感材料，并發(fā)展出了氧的可視化傳感技術(shù)?！?/p>

“可視化？這可是個新名詞呢！”遇到新東西，孩子們又開心起來了。

3 千呼萬喚始出來——氧氣的可視化傳感研究

“孩子們，我們要開啟下一段旅程啦！我們要利用高科技，讓看不見摸不著的氧氣現(xiàn)形，看得見，也就是‘可視化’?！辈┦可衩啬獪y地拿出兩個小瓶，“你們現(xiàn)在看到的東西沒有任何顏色，但是，一會兒，你們仔細觀察，看看有何變化？”

“這兩種東西會產(chǎn)生反應(yīng)，對不對？”“肯定是變得有顏色了。”孩子們得意地嘀咕。

“是的，我們要一起做的小實驗叫‘碘量滴定法’，這是德國化學(xué)家路德維?！ね乜死?Ludwig Wilhelm Winkler)在1888年提出的，他用這個方法實現(xiàn)了水中溶解氧含量的定量分析[4]，開創(chuàng)了世界上首個氧的定量檢測方法，也開辟了氧含量測定從定性到定量研究的途徑。”博士的解釋實在到位。

小A馬上問道，“博士博士，您剛才說了三次‘定量’，看來這個詞很重要，它是什么意思呢？”

“居然能夠聽出我說了三次這個詞，你可真是厲害！這是一個很有深度的問題，值得點贊！定性與定量是我們在進行科學(xué)研究時，性質(zhì)不同的兩種方法，它們之間的區(qū)別我先不披露，等我們的實驗一個一個推進時，可能你們自己就會慢慢悟出來。不過，定性定量一字之差，定性側(cè)重‘性’，定量側(cè)重‘量’，你們可以從漢字意思的角度進行思考。”博士啟發(fā)孩子們。

“聽您這么一說，真佩服溫克勒，他實現(xiàn)了氧含量測定方法從定性到定量的躍升呢。我迫不及待地想體驗當年他做的實驗了！”小H躍躍欲試。

“不急不急，開始之前，先考考你們，如果碘遇到淀粉會怎樣？”博士笑問道。

“我覺得可能會變色，我看過碘酒遇到很多東西都會變色?！薄皩ρ剑乙策@么認為。”孩子們的猜測幾乎都相近。

博士這才開始解釋，“溫克勒的實驗就是以碘為氧化劑，利用淀粉與碘的變色機理——可溶性淀粉以弱鍵結(jié)合游離碘呈現(xiàn)藍色的方式，實現(xiàn)了氧的可視化。咱們眼見為實吧！看，你們現(xiàn)在看到的顏色變化其實是氧與新制備的二價氫氧化錳沉淀反應(yīng)生成高價的錳化合物，與溶液中的碘化物作用，碘單質(zhì)就游離出來了?！?/p>

“讓碘單質(zhì)游離出來是為了什么呢？”小C問道。

“碘單質(zhì)是中介，我們以硫代硫酸鈉滴定碘單質(zhì)，通過硫代硫酸鈉的用量可以間接求出水體中的氧含量。”

“博士，我有個疑問，這個方法確實最后算出了氧氣的含量，可是，我們并沒有看到氧氣含量變化的過程，所以，您說的可視化還是不過癮。”小A可不服氣了。

“應(yīng)該為敢于質(zhì)疑批判的你喝彩！”博士豎起大拇指，“這個實驗方法比較復(fù)雜，不夠簡便直接，所以科學(xué)家們一直在開發(fā)新方法，這次他們嘗試的是電?！?/p>

“電？通電，然后呢？”小H滿臉期待。

“通電會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，出現(xiàn)電流，這個實驗叫電化學(xué)傳感，不過，這個過程離不開這個小東西?！辈┦侩S手一變，手中多了一個煙斗樣的家伙。

“這個小家伙好精致，黑乎乎的很可愛，是通電用的嗎？”“高級煙斗，哈哈哈。”孩子們七嘴八舌說開了。

博士搖搖手，“非也非也！別小瞧了這小東西哦，它有一個響當當?shù)膶I(yè)名稱‘電化學(xué)溶氧探頭'(圖3),它有銀陽極、金陰極、氯化鉀電解液以及透氧膜。氧氣可以通過透氧膜，如果我們在電極兩端施加一定電壓，擴散到電解質(zhì)中的氧立即在金電極表面發(fā)生還原反應(yīng)，同時銀電極表面發(fā)生氧化反應(yīng)。兩電極產(chǎn)生的電流大小與溶解氧濃度成正比，通過測定電流大小就可以得到溶液中氧的含量，也就是說，依靠這個小探頭可以檢測氣體或液體中的氧濃度?！?/p>

圖3 電化學(xué)溶氧探頭結(jié)構(gòu)示意圖

“電化學(xué)檢測法好像比較簡單呢?！毙邊說邊看著博士。

“是的，這個方法速度快、操作簡單?！辈┦吭捯粑绰?，手里多了一臺儀器，“你們看，這是一臺小型電化學(xué)傳感器，我們現(xiàn)場測試下這瓶水中的氧含量，讓你們清晰地感受氧含量的可視化效果吧。”

“太神奇了，真的看見了！”博士接通電路的瞬間，孩子們清晰地看到了傳感器指針的位移。驚嘆聲聲中，博士與孩子們搖身一變，又來到了海邊，“現(xiàn)在我們在現(xiàn)場測試海水的氧含量，看看結(jié)果是否有所不同。”博士將電探頭插入海水，接通電路的瞬間，孩子們再次看到了指針的敏感移動，“指針移動的位置真的和剛才不同呢?！?/p>

“是的，所以，這就說明兩種環(huán)境的氧含量是不同的。而且，這個探頭可以直接放到水體中或者在現(xiàn)場檢測，對地表水、地下水、生活污水、工業(yè)廢水都適用，目前已經(jīng)是氧濃度定量檢測的最有效方法。2009年該方法成為我國環(huán)境保護標準中水質(zhì)溶解氧的測定方法[5]?！辈┦刻咸喜唤^地進行著科普教育。

“成為標準那可不簡單！”“這個方法好直接、好便捷呀！”孩子們喋喋不休。

“對的，這種方法不受水樣色度、濁度的影響，檢測便捷高效，但是，它需要消耗氧氣，這也是一個不足，所以，科學(xué)家又在探索新的傳感材料，你們猜猜這次會是什么呢？”博士有點調(diào)皮，總是話里有話。

孩子們你看我、我看你，抓耳撓腮，“會是什么呢？”

“不難為你們啦，孩子們，閉上眼睛，我數(shù)到3就睜開。”

“1、2、3?！辈┦空Z音剛落，孩子們看到屏幕上出現(xiàn)了數(shù)個紅色圓圈，宛如紅圈圓舞曲，顏色從鮮紅往暗紅遞變，又從暗紅往鮮紅遞變，孩子們又吃驚又困惑，“變色圓？”

“對呀，是什么在操縱著顏色變化呢？”博士摸摸這個孩子的頭，點點那個孩子的小鼻子，孩子們估計真的被問住了，緊蹙眉頭，默不作聲。

“這下難倒你們了吧，科學(xué)是很深奧的呀！其實，這是熒光與氧氣同臺獻舞的奇妙變化，并非顏色在改變，而是外部射入的熒光強度帶來的效果。你們看，這是一層充斥著氧氣的傳感膜(圖4)，我們將藍色熒光照射到膜上，卟啉鉑類化合物的熒光探針隨之發(fā)生猝滅，如果我們照射395 nm藍光，傳感膜就會發(fā)射650 nm左右的紅光。隨著氧氣含量的高低變化，熒光也隨之或暗或明?！?/p>

圖4 氧熒光傳感膜傳感過程示意圖

“真的呀，這樣就非常清晰地看到氧含量的變化啦，比剛才的電化學(xué)法先進直觀多了！”“太神妙莫測了！”“太有智慧了！”孩子們從不吝嗇自己的贊美與褒揚。

“可是，孩子們，毛主席告訴我們‘人類總是不斷地總結(jié)經(jīng)驗，有所發(fā)現(xiàn)，有所發(fā)明，有所創(chuàng)造，有所前進。停止的論點，悲觀的論點，無所作為和驕傲自滿的論點都是錯誤的’。科學(xué)探究很神奇，永無止境，正是因為科學(xué)家止于至善的精神，才推動科學(xué)研究不斷攀登科學(xué)的珠穆朗瑪峰?！辈┦空佌伣陶d。

小A頻頻點頭，“所以，現(xiàn)在的科學(xué)研究還只是冰山一角，值得我們不斷思考、探索發(fā)現(xiàn)。”

“孩子們，你們了解自己的眼睛嗎？科學(xué)家們新開發(fā)的檢測方法正是利用了我們眼睛的一個特點。”博士指著自己的眼睛，“人類的眼睛對哪些顏色比較敏感呢？”

機靈的小C馬上說，“紅色、綠色、黃色吧，信號燈都是紅綠黃三色。”

愛辨析的小G反駁道，“我覺得是紅綠藍，剛才的魔術(shù)不是特別用到了藍色熒光嗎？”

“哈哈哈，孩子們真有智慧，你們的群體智慧推導(dǎo)出了正確答案，人眼共有1.2億個視桿細胞、600-700萬視錐細胞，人類主要靠分辨顏色能力強的錐狀細胞進行顏色識別。錐狀細胞分三種，各含不同的感光色素，分別對紅、藍、綠光刺激敏感，因為人眼對顏色的辨析遠勝于對光的強度的辨析，科學(xué)家們就又想了一個新招?！辈┦款H沉醉地講述著眼睛的特點，不知不覺眼睛也瞇成了一條縫。

“從利用熒光強度到利用人眼的顏色辨析度，科學(xué)家們的慧眼真令人佩服！”孩子們的驚嘆越來越多。

“所以，我們在生活中要培養(yǎng)善于發(fā)現(xiàn)的眼睛，現(xiàn)在你們閉上眼睛，我再變個魔術(shù)。1、2、3?！币环k麗多彩的光色交響樂圖徐徐鋪展在孩子們眼前，紅、橙、棕、黃、黃綠、綠，緩緩變色，美輪美奐……

孩子們都看呆了，“科學(xué)家以紅綠藍三原色原理，將氧傳感膜升級為比色傳感器，引入背景顏色。使用紅光和綠光發(fā)射的LED，逐次減少紅光LED的電流，減弱紅光強度，與此同時保持綠色LED的電流不變，就可以清晰地觀察到紅、橙、棕、黃、黃綠、綠色的變化(圖5)?！辈┦康慕忉屢龑?dǎo)孩子們一點點接近真理。

圖5 紅色強度逐次減弱(左)及紅綠光LED逐次減少紅色發(fā)光強度(右)的視覺情況

“是不是氧濃度低時，比色氧傳感器為鮮紅色；當氧濃度高時，為綠色?！毙問道。

“太棒了，推理正確，你講出了這個變化的科學(xué)規(guī)律！”博士點贊道。

“我感覺熒光在和顏色共舞，唱出了一曲曼妙絕倫的光色舞蹈?！毕胂罅ωS富的小I自言自語。

博士摸摸小I的頭，“你的描述太美了！科學(xué)是需要想象力的，這是實現(xiàn)創(chuàng)新不可或缺的素質(zhì)。正是因為科學(xué)家擁有豐富的想象力，他們才能在前人研究的基礎(chǔ)上不斷推陳出新，讓我們越來越了解這個世界萬事萬物的真相?！?/p>

4 天生我才必有用——氧的熒光可視化傳感應(yīng)用

“科學(xué)研究充滿了無盡的可能，只要我們善于觀察、善于思考、善于總結(jié)。當然，科學(xué)并非高高在上，高不可攀，科學(xué)家們不斷耕耘，在氧的熒光可視化傳感研究中積累了豐富的理論成果，這些成果變成了論文、書籍廣泛傳播，但是，這些書架上的理論需要下沉到現(xiàn)實生活，為改善人類的生活做貢獻，也就是科學(xué)家還需要實現(xiàn)從書架到貨架的轉(zhuǎn)移?！?/p>

“貨架？”孩子們似懂非懂、一知半解。

“對，貨架其實就是應(yīng)用。在生活中，氧的熒光可視化傳感研究有何用處呢？”博士提出問題的同時舞動了魔術(shù)棒，“變”，瞧，博士手里多了一件外套(圖6)，“這件外套看似平常，不過，它可不是一般的外套，專供消防員、礦工等人使用哦?！?/p>

圖6 繡有比色氧傳感布標簽的工作服

“它身上有氧氣的符號，應(yīng)該和氧氣相關(guān)?！薄翱梢蕴峁┭鯕獾姆b嗎？”“自己制造氧氣？”孩子們你問我，我問你，樂不可支。

“你們都打了擦邊球，這個橙色標簽的科技含量很高呢，它利用了剛才的比色氧傳感研究成果?！辈┦渴种笜撕?，“有了這個標簽，礦工可以及時了解自己所處環(huán)境的含氧量，生命安全就有一定保障了。”

“這可是生命保障服?。　痹诤⒆觽兊母袊@中，博士變出了一袋薯片，“其實，這個標簽在食品包裝中也可以使用，制作防偽標簽[6]，放入無氧包裝袋時顯示紅色，拆封后空氣中的氧猝滅紅光，標簽顯現(xiàn)藍色(圖7)。我們依靠目視就可以對產(chǎn)品的真?zhèn)芜M行有效辨別，也可以據(jù)此判斷食品包裝的氣密性、完整性?！?/p>

圖7 傳感標簽在密封和簡單封裝的塑封袋中時的紫外燈下照片

孩子們一邊品嘗美味安全的薯片一邊聽著博士繼續(xù)解說，“除此之外，在生物化學(xué)領(lǐng)域，科學(xué)家構(gòu)建了可逆的光學(xué)比色葡萄糖傳感器[7]，保持綠色熒光背景信號不變，隨著氧敏感探針的傳感，隨著溶解氧消耗的增減，葡萄糖濃度變化，顏色變化也逐漸豐富多彩(圖8)?！?/p>

圖8 比色葡萄糖傳感器在不同葡萄糖濃度時所呈現(xiàn)出的顏色

“博士，您太博學(xué)多才了，這么多專業(yè)知識信手拈來，原來一個科學(xué)原理可以應(yīng)用于這么多領(lǐng)域呢，太不可思議了！”孩子們膜拜博士的心情溢于言表。

“應(yīng)用遠遠不止這些，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也用得很廣泛。不過，醫(yī)學(xué)與生死相關(guān)，所以，對技術(shù)的精密度要求更高。那可是納米級的傳感材料??！”博士又開始侃侃而談了，“看，這張海拉細胞內(nèi)氧含量成像圖(圖9)，科學(xué)家將肉眼看不見的細微氧比色傳感器以合適的方法導(dǎo)入細胞，借助倒置光學(xué)顯微鏡，細胞內(nèi)氧的濃度分布和細胞分裂過程中氧濃度的動態(tài)變化就近在眼前啦[8]?！?/p>

圖9 海拉細胞內(nèi)氧含量成像圖

“真想眼見為實??！”“我也想！”孩子們對納米技術(shù)充滿了向往！

“科學(xué)研究要從細微處著手，平時善于觀察、樂于思考、敢于鉆研就可以一步步接近真理。今天通過魔術(shù)表演讓你們感知觸摸這些科學(xué)研究，其實，這是我?guī)е芯繄F隊研究了30幾年的成果，每一個成果都是孜孜不倦、求真求善的積淀。開場時，我們提到定性研究與定量研究，現(xiàn)在你們體會到了定量研究的特點嗎？”

“從拉瓦錫到溫克勒，每一個科學(xué)突破都有實驗?！薄皬碾姷綗晒?，好像數(shù)據(jù)很重要?！薄皠偛艤y試海水氧含量時，好像要求數(shù)據(jù)很精準呢。”孩子們七嘴八舌搶言。

“孩子們，你們各抒己見、群策群力，攜手同心通往一個逐漸完善的答案。定量研究最大的特點就是收集、梳理、分析科學(xué)實驗的數(shù)據(jù)，獲得量的判斷，而定性則更偏重性質(zhì)的分析?！辈┦啃牢繕O了。

“博士，我們做任何研究都需要閱讀文獻，所以，科學(xué)研究應(yīng)該是定量研究與定性研究相結(jié)合的，對吧？”好學(xué)的孩子們似乎漸漸萌生了辯證統(tǒng)一的思維方式。

“是的，其實，無論任何研究都需要兩種方法相結(jié)合，才能無限接近真相。孩子們，‘氧氣的科學(xué)故事專場魔術(shù)表演’到此暫告一段落，關(guān)于氧氣的研究，我也只是探索到了冰山很微小的一角。你們好學(xué)善思樂問，我很期待你們的智慧思考點亮氧氣研究的世界。在司空見慣的日常生活里，多問‘為什么？'并通過力所能及的途徑去觸摸真相。當然，我也熱烈歡迎你們隨時與我探討有趣的科學(xué)故事，我的電話是020202?！辈┦縿倛笸觌娫捥柎a，有孩子馬上發(fā)現(xiàn)了秘密，“博士的電話是三個氧分子！”“這太容易記了！”“謝謝氧博士！”“我愛3氧博士！”歡聲笑語、意猶未盡里，博士帶著孩子們返回舞臺。

“孩子們，探索發(fā)現(xiàn)盡興而歸了吧？”主持人身著帶有氧比色傳告標簽的外套出現(xiàn)在舞臺中央。

“是的，博士的魔術(shù)表演太有魔幻性了，不可思議！”“博士把我們完全忽視的氧研究得好透徹，佩服！”“博士太有才了，講解通俗易懂！”“博士聰明絕頂、幽默睿智！”“下次，我還要參加博士的魔術(shù)表演！”“我也要……”孩子們滔滔不絕，興奮不已。

“孩子們，X博士今天只是拋磚引玉，帶你們感受了氧氣現(xiàn)形的旅程，未來，你們可能在此基礎(chǔ)上深入拓展，為人類的氧傳感可視化研究增添更高端、更細膩、更精美的舞曲。讓我們一起遨游科學(xué)探索的海洋，齊心協(xié)力揭開這世界的奧妙，為改造世界獻力吧！”伴隨著主持人的話音落地，博士騰云駕霧消失在孩子們的視野里，“3氧分子”的電話號碼深深刻在了孩子們的心里，激勵著孩子們……