陳嘉怡

出于對化學(xué)的興趣，我報(bào)名參加了2021年英才計(jì)劃，并于2021年1月正式加入。英才計(jì)劃的初衷是培養(yǎng)一批有科學(xué)精神及科學(xué)素養(yǎng)的學(xué)生，吸引我之處在于平臺與機(jī)會，可以讓我提前經(jīng)歷大學(xué)期間才有的科研環(huán)境，讓我能提前在高等學(xué)府深入塑造對化學(xué)學(xué)科的認(rèn)識與熱愛。

線上學(xué)習(xí)，漸入佳境

受新冠疫情影響，這一屆的英才計(jì)劃學(xué)員與許多可貴的機(jī)會擦肩而過。前期的培養(yǎng)主要以線上為主，導(dǎo)師通過交流群的形式建立起討論小組。第一次的活動主題是“破冰，探索”，結(jié)合自身的興趣，我提出了“藥物化學(xué)”的研究方向，與陳曦導(dǎo)師的研究方向有一定的出入。會上，導(dǎo)師引導(dǎo)我，讓我在1年的培養(yǎng)中“深思熟慮，慢慢確定方向”。對一些看似習(xí)以為常的生活現(xiàn)象，導(dǎo)師引導(dǎo)我們對其中隱含的原理進(jìn)行深入剖析，通過問答的方式帶領(lǐng)我們一步步接近真相。比如：炸油條中平衡的學(xué)問、碳的排放（碳顆粒）、蒸蛋的技巧等，鼓勵我們從生活中尋找科學(xué)的痕跡，并利用所學(xué)、所見、所聞，嘗試推測現(xiàn)象背后的原因。

通過線上交流群的形式，胡永紅教授以偏文學(xué)教育的方式引導(dǎo)我們一步步認(rèn)識科學(xué)、對待科學(xué)、正視自我；陳曦導(dǎo)師及實(shí)驗(yàn)室的師姐會定期地發(fā)布任務(wù)、分享論文，供我們閱讀參考。這段時間，我的自主學(xué)習(xí)與探究能力不斷提高，并且對學(xué)習(xí)有了更加獨(dú)到的見解，就像制備方式一樣，有自上而下的，也有自下而上的，我們從前者逐漸過渡到后者，雖然一開始是沒有方向的探索，但慢慢地就掌握了一些方法與思維。

鎖定目標(biāo)——花青素

在前期的自主探索過程中，我針對其中1個感興趣的話題“花青素的制備、應(yīng)用”進(jìn)行了探究。其中，花青素制備純化工藝就有多種研究方法，例如“提取、萃取、大孔樹脂純化、凝膠色譜純化工藝”“采用鹽酸化的乙醇溶液作為萃取液”“優(yōu)化超聲波及微波輔助提取”等。花青素的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)延伸到了醫(yī)學(xué)中的腫瘤治療、心血管疾病治療、人體抗氧化保健等，多用于藥用方面。我們鎖定的研究方向是花青素作為傳感材料的相關(guān)應(yīng)用，主要針對花青素在不同溫度、pH 值，以及其他物質(zhì)作用下顏色狀態(tài)的變化，對其在環(huán)境檢測、食品檢測2個領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行研究。確定花青素傳感研究方向后，在陳曦導(dǎo)師和實(shí)驗(yàn)室其他工作人員指導(dǎo)下，我開展了一系列與花青素相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。

探究花青素在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用前景

第一階段是“花青素性質(zhì)的探究”。使用的材料為紅玫瑰與白玫瑰，探究制備方法及其在不同 pH 值下顏色狀態(tài)的變化，在此過程中，我學(xué)到了很多開展實(shí)驗(yàn)時的基本素養(yǎng)，并學(xué)會了很多儀器的操作。

第二階段是“花青素提取方法改良及數(shù)據(jù)分析”。采用“鹽酸化的乙醇溶液”為溶劑，利用“超聲波萃取法”輔助進(jìn)行了第二階段的花青素提取，共進(jìn)行三萃取并轉(zhuǎn)移提取花青素，將其放入紫外分光光度計(jì)測量吸光度，并對測量過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析處理，比如，紅玫瑰中的花青素是雙波峰，但白玫瑰中的花青素只有單波峰，我通過查閱文獻(xiàn)對原因進(jìn)行了分析。

第三階段是“pH 值對花青素顯色及穩(wěn)定性的影響”。基于第二階段得到的花青素吸光度數(shù)據(jù)，選擇紅玫瑰作為實(shí)驗(yàn)材料，通過配置 pH 值2.0～13.0的緩沖溶液，了解到緩沖對可將緩沖溶液的 pH 值較好地調(diào)控在一定范圍，不會過酸或過堿，可實(shí)現(xiàn)有范圍的調(diào)控。如果使用常見的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，是達(dá)不到這種效果的。采用與第二階段相同的提取方法制備紅玫瑰花青素的萃取液，然后將花青素等量等比例地與不同 pH 值的緩沖溶液充分混合、振蕩，觀察顏色變化。第一次實(shí)驗(yàn)顏色變化過渡為紅、粉、黃綠、黃，可能是由于時間較長導(dǎo)致花青素不穩(wěn)定現(xiàn)象較為明顯；第二次實(shí)驗(yàn)顏色變化過渡為紅、粉、紫、藍(lán)、綠、黃，結(jié)果較為明顯。小組討論后，得出如下結(jié)論：如果將“時間、溫度、酸堿度”其中之一作為可變量，花青素可能在傳感領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。

繼續(xù)碳量子點(diǎn)相關(guān)研究

后期培養(yǎng)也是采用線上形式，通過云交流、云講座、云指導(dǎo)等方式進(jìn)行。在關(guān)于“光的世界”云講座結(jié)束后，我進(jìn)行了碳量子點(diǎn)的制備實(shí)驗(yàn)。使用的是玉米皮和蘋果皮，分為空白對照組、白醋組、小蘇打組進(jìn)行制備，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二者在不同酸堿條件下均有熒光性質(zhì)，其中，堿性環(huán)境、玉米皮組合的熒光性質(zhì)更勝一籌。小組成員用不同方法對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析，并與導(dǎo)師展開討論，以進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。

關(guān)于碳量子點(diǎn)，目前已知其在環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)學(xué)、傳感方面有了一定的發(fā)展，未來可否在碳量子點(diǎn)的“熒光壽命”“車輛碳粒子排放轉(zhuǎn)化為熒光燈（節(jié)能）”“無毒熒光性人體組織細(xì)胞相容性碳檢測材料”等方面進(jìn)行探索發(fā)展，從而在能源、材料上進(jìn)行創(chuàng)新，值得深入研究。

接近1年的英才計(jì)劃培養(yǎng)，不僅讓我從中學(xué)到了一些與化學(xué)相關(guān)的專業(yè)知識，也讓我明白了“科研究竟是做什么、科研事業(yè)需要具備什么樣的素養(yǎng)與品質(zhì)”，我在“團(tuán)隊(duì)合作”與“堅(jiān)持、有恒心”這兩點(diǎn)上感觸較深。此外，對于實(shí)驗(yàn)過程中的一些失敗數(shù)據(jù)，并不是簡簡單單的失敗，而是一次次經(jīng)驗(yàn)的積累，有時甚至是寶貴的數(shù)據(jù)，背后可能隱藏著更大的真相等著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。

英才計(jì)劃拓展了我對化學(xué)學(xué)科的認(rèn)知，對未來學(xué)習(xí)化學(xué)的方向有了更加明確的定位，加深了我對化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣。

未來，我會繼續(xù)勇往直前！