5月20日，2017年度中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所 “絢麗多彩的化學(xué)世界”主題公眾科學(xué)日在君謀樓舉行。生命有機(jī)化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室安排了20個(gè)精彩的科普小實(shí)驗(yàn)，通過(guò)趣味的化學(xué)實(shí)驗(yàn)給來(lái)訪的1000多位同學(xué)和家長(zhǎng)們展示了生命有機(jī)化學(xué)的奇妙和樂(lè)趣！
王任小課題組展示的是“神奇的分子模擬”。志愿者使用專業(yè)分子模擬軟件MOE展示了一個(gè)Bcl-xL蛋白靶標(biāo)與臨床期明星分子ABT-737的復(fù)合物三維晶體結(jié)構(gòu)，通過(guò)參數(shù)設(shè)置，參觀者戴上3D紅藍(lán)立體眼鏡，則能馬上看到逼真的蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)，以及藥物分子與之相互作用的細(xì)節(jié)。通過(guò)淺顯易懂的“鎖鑰模型”比喻，甚至連幼兒園的小朋友都能聽(tīng)懂大致的原理。對(duì)于微觀世界的構(gòu)造，不少學(xué)生和家長(zhǎng)對(duì)此表示太神奇了，而對(duì)疾病產(chǎn)生的原因和藥物作用機(jī)理，則提出了很多感興趣的問(wèn)題。另外幾臺(tái)計(jì)算機(jī)展示了一系列關(guān)于分子模擬和計(jì)算化學(xué)的趣味科普視頻，以形象生動(dòng)的動(dòng)畫解釋了基本的原理，吸引不少小朋友駐足觀看。看到2013年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給三位從事分子模擬研究的科學(xué)家，他們都感嘆模擬技術(shù)竟然能取得與實(shí)驗(yàn)科學(xué)一樣重要的研究成果。
馬大為課題組所展示的是“魅力酸堿世界”主題實(shí)驗(yàn)，利用酚酞遇到堿性溶液會(huì)變紫的這一現(xiàn)象，吸引了一大批小朋友。讓小朋友親手操作，更是激發(fā)了他們的實(shí)驗(yàn)熱情。先將氫氧化鈉溶液滴加到酚酞中，會(huì)發(fā)現(xiàn)酚酞變紫，隨后再加入鹽酸溶液，紫色消失，這樣一種神奇的現(xiàn)象給小朋友們留下了深刻的印象。同時(shí)，基于這樣的原理，我們也設(shè)計(jì)了利用無(wú)色酚酞液體在白紙寫出有色字這樣一組實(shí)驗(yàn)。一方面，有趣的白紙寫字加深了小朋友們對(duì)酸堿的認(rèn)識(shí)，另一方面，也為其提供了一個(gè)展示書法的舞臺(tái)。魅力酸堿，與生活息息相關(guān)。通過(guò)此次科普活動(dòng)，小朋友在歡聲笑語(yǔ)中認(rèn)識(shí)了酸堿，接觸了化學(xué)。
俞飚課題組展示的是“滴水成冰”，利用過(guò)飽和醋酸鈉溶液傾倒至撒有晶種的表面皿上時(shí)瞬間結(jié)晶并放熱的現(xiàn)象，吸引了不少小朋友駐足圍觀，家長(zhǎng)與小朋友都對(duì)此嘖嘖稱奇，詢問(wèn)了原理并提出了許多問(wèn)題。小朋友們自己動(dòng)手，澆筑出一座座“冰川”，體驗(yàn)趣味化學(xué)的同時(shí)，也激發(fā)了他們的好奇心。
康經(jīng)武課題組準(zhǔn)備了兩個(gè)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)“牛奶煙花”和“葉脈書簽”。牛奶煙花是利用牛奶密度略高于顏料，所以幾種水質(zhì)顏料加入牛奶后可以短暫漂浮在牛奶表面，加入洗潔精（表面活性劑）后，顏料表面張力迅速下降并形成擴(kuò)散效果。而葉脈書簽則是將樹(shù)葉放在10%的氫氧化鈉水溶液中浸泡，葉肉被腐蝕，用細(xì)牙刷輕輕一刷變可以露出了葉脈，清洗擦干后就變成了好看的葉脈書簽。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)深受小朋友和家長(zhǎng)的喜愛(ài)，許多家長(zhǎng)也參與互動(dòng)，與小朋友們一起動(dòng)手制作書簽，一起觀察牛奶煙花的，領(lǐng)略到了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的魅力。
李昂課題組展示了“冒煙的泡泡”這一趣味實(shí)驗(yàn)。他們利用干冰在水中迅速升華產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w對(duì)加了洗潔凈的水進(jìn)行鼓泡，從而可以實(shí)現(xiàn)大量氣泡的產(chǎn)生，同時(shí)由于干冰的升華吸熱周圍有大量的煙霧出現(xiàn)，再往體系中加入其它的無(wú)機(jī)金屬鹽或有機(jī)染料，使得體系顏色有多種呈現(xiàn)，如藍(lán)色的硫酸銅水溶液和紅色的甲基紅溶液等，進(jìn)而呈現(xiàn)絢麗多彩的顏色。在活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)，感興趣的小朋友們自己操作往水中加入干冰，在他們玩得盡興的同時(shí)，也了解了實(shí)驗(yàn)的原理及干冰的性質(zhì)，領(lǐng)略了化學(xué)的奇妙。
潘李鋒組給小朋友們展示了“綠色熒光蛋白” GFP 在溶液當(dāng)中呈現(xiàn)的發(fā)綠色熒光的狀態(tài)，接著讓并讓小朋友們自己動(dòng)手操作觀察在顯微鏡底下液滴中生長(zhǎng)出的蛋白晶體，最后用 pymol 軟件向大家直觀地展示了綠色熒光蛋白的晶體結(jié)構(gòu)，由淺入深地通過(guò)三維結(jié)構(gòu)模型揭示生命中蛋白質(zhì)行使功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，通過(guò)生動(dòng)易懂的方式向大家講解解析蛋白質(zhì)的組成及微觀結(jié)構(gòu)，感受蛋白三維結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)功能蛋白有初步的認(rèn)識(shí)。小朋友對(duì)顯微鏡底下觀察到的炫彩的晶體表現(xiàn)出濃厚的興趣，同時(shí)，家長(zhǎng)們也陪孩子們一起觀察蛋白晶體，并在電腦上指認(rèn)出晶體的形狀，對(duì)蛋白質(zhì)的組成，以及其功能提出相關(guān)的疑問(wèn)。而我們通過(guò)實(shí)際的例子為不同年齡段的小朋友以及感興趣的家長(zhǎng)做出解釋。下圖是我們的工作人員為小朋友講解蛋白三維結(jié)構(gòu)。
陳以昀組的展示實(shí)驗(yàn)是“慢鏡頭下的水波”以及“制作手工蠟燭”?！奥R頭下的水波”實(shí)驗(yàn)中將丙二酸、溴酸鉀、溴化鉀這三種事先配制好的溶液混合，再加入氧化還原指示劑鄰菲羅啉硫酸亞鐵溶液，均勻的紅色溶液中逐漸出現(xiàn)緩慢向外擴(kuò)散的藍(lán)色環(huán)狀花紋。這一奇妙的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象吸引了眾多參觀者。彩色蠟燭的制作是通過(guò)加熱融化固體石蠟，再加入不同的染料調(diào)制成不同的顏色，倒入模具中冷卻成型。很多小朋友上前自己動(dòng)手操作，依照自己的喜好制作出了不同顏色的彩色蠟燭。
房鵬飛組展示了自來(lái)水發(fā)電。自來(lái)水中的主要成分是水，其中含有少量氯離子,用漂白粉（氯化鈉、次氯化鈉）消毒時(shí)候留下的，還有一些鈣離子、鎂離子、鉀離子、還有一些硫酸鹽等微量的礦物質(zhì)，是一種電解質(zhì)。活潑金屬接觸到電解質(zhì)，都會(huì)放出電子。我們用銅片（正極），鋅片（負(fù)極），用導(dǎo)線把它們串聯(lián)起來(lái)。由于金屬活性的不同，它們釋放出的電子也不同。電池通過(guò)氧化還原反應(yīng)，將儲(chǔ)存在生物體中的化學(xué)能量，轉(zhuǎn)化成了電流。 6只水杯中分別倒入自來(lái)水，把5銅片和5個(gè)鋅片串聯(lián)起來(lái)（杯中一遍是銅片另一邊是鋅片），自來(lái)水行成一個(gè)電池組，鏈接上發(fā)光二極管，二極管會(huì)被點(diǎn)亮。在自來(lái)水中加入食鹽后，發(fā)光二極管會(huì)比原先更亮。 小朋友們通過(guò)自己動(dòng)手連接自來(lái)水電池，點(diǎn)亮二極管，體會(huì)到了化學(xué)與生活密不可分。
周佳海課題組展示了“粘粘樂(lè)”和“移液槍的使用”。還和潘李峰組合作，向同學(xué)們展示了“顯微鏡觀察蛋白質(zhì)晶體“?！罢痴硺?lè)”實(shí)驗(yàn)使用的是白乳膠和硼砂水，將硼砂水加入白乳膠和水的混合液中，白乳膠就凝結(jié)變成了有彈性的類似橡皮泥的固體。在白乳膠中加入不同顏色的色素，就可以做成不同顏色的小球。同學(xué)們紛紛自己動(dòng)手?jǐn)嚢瑁龀闪烁鞣N顏色各種形狀的成品。在“移液槍的使用”里面，小朋友們躍躍欲試，學(xué)習(xí)使用移液槍，另外還展示了實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的儀器：光學(xué)顯微鏡和蛋白質(zhì)電泳儀。在“顯微鏡觀察蛋白質(zhì)晶體”中，小朋友們對(duì)顯微鏡下的蛋白晶體十分地有興趣。
湯文軍課題組展示了“碘鐘實(shí)驗(yàn)”和“水中睡覺(jué)的雞蛋”?！暗忡妼?shí)驗(yàn)”是一種化學(xué)振蕩反應(yīng)，其體現(xiàn)了化學(xué)動(dòng)力學(xué)的原理。具體的實(shí)驗(yàn)原理是：淀粉溶液里, 過(guò)氧化氫在錳離子的催化下分別跟碘酸鉀、單質(zhì)碘發(fā)生振蕩反應(yīng),使溶液的顏色呈現(xiàn)周期性的變化(“無(wú)色→琥珀色→藍(lán)色→無(wú)色” ),直至過(guò)氧化氫完全反應(yīng),混合溶液的顏色才不會(huì)再變化,始終保持深藍(lán)色。此實(shí)驗(yàn)集科普性和趣味性于一體，受到家長(zhǎng)和小朋友的一致喜愛(ài)?！八兴X(jué)的雞蛋”是一種物理現(xiàn)象。在清水中添加食鹽，可以將鮮雞蛋從水底浮起來(lái)；濃度不同，雞蛋上升的高度也不同；在水中添加干冰，可以營(yíng)造出“沸水”煮雞蛋的視覺(jué)效果。
劉文老師組展示了傳統(tǒng)項(xiàng)目“液氮冰淇淋”，不負(fù)眾望地成為科普日最火熱的展位，永遠(yuǎn)排著長(zhǎng)長(zhǎng)的隊(duì)伍！和傳統(tǒng)的冰淇淋制作方法不同，他們選擇液氮凝固奶油制作冰淇淋。液氮可以達(dá)到快速冷凍的效果，能很快度過(guò)冰晶生成帶而減少冰晶的形成，制作出的冰淇淋口感更加細(xì)膩?lái)樆鍥鏊?。淡奶油、適量白砂糖、鮮牛奶適量混合后加入液氮，當(dāng)?shù)蜏氐囊旱獛е~緲的霧氣倒入已經(jīng)打發(fā)好的奶油中，伴隨著小朋友的驚奇、歡呼聲，用電動(dòng)打蛋器快速攪拌，奶油在低溫下漸漸凝固，攪拌的同時(shí)，奶香味、水果味等在空氣中彌漫，給人帶來(lái)感官上的愉悅。作為受小朋友熱捧的明星項(xiàng)目，我們也會(huì)不斷改進(jìn)液氮冰激凌的制作口感，給小朋友帶來(lái)更多樂(lè)趣和回憶。
“細(xì)菌觀察與展示”：細(xì)菌存在于我們生活的方方面面，各種包裝的酸奶、益生菌，松松軟軟的面包，香醇的米酒、黃酒，冰箱或墻角的黑霉等等，我們?yōu)槭裁达埱耙词帧埡笠⒀酪埠图?xì)菌有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。我們選擇了幾種不同的細(xì)菌（大腸桿菌、放線菌等）、真菌（霉菌）作為科普實(shí)物，讓小朋友初步了解細(xì)菌的形態(tài)、生長(zhǎng)等。同時(shí)我們準(zhǔn)備了少量的普通平板分發(fā)給有興趣的參觀者這樣他們通過(guò)平板中菌落富集，了解日常生活中可能接觸到的一些細(xì)菌。
整個(gè)活動(dòng)過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)氣氛熱烈。志愿者們耐心地給同學(xué)們講解各個(gè)實(shí)驗(yàn)的化學(xué)原理，簡(jiǎn)單的科普實(shí)驗(yàn)讓同學(xué)們不僅學(xué)到了科學(xué)知識(shí)，親密接觸的動(dòng)手參與更是激發(fā)了他們與生命有機(jī)化學(xué)的熱情，現(xiàn)場(chǎng)陣陣的驚嘆也使我們對(duì)傳播生活中的化學(xué)知識(shí)充滿激情！
感謝生命有機(jī)黨支部也給予了大量的幫助！
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