摘要：定量地探讨了非对称聚乳酸(PLA)外消旋共混物中,链长和摩尔比对立构复合(SC)结晶形成的关键贡献.通过控制对映体链段差异与共混比例制备一系列聚乳酸外消旋共混物,结果发现在对映体平均聚合度(DP)60以内的对映体共混物中,2个对映体具有完全相同数量的相同链长时,形成的SC结晶更有序且具有更少的纠缠度或非晶区域.另一方面,当2个对映体链长度不等时,长段的多余段可能在SC结晶表面保持无定形,或与其他短对映体复合,或多余链段间堆积形成同质(HC)结晶,这取决于链长的差异和共混比的双重作用:当链长差异不显著时(x_(L)<x_(D)<2x_(L),其中x为链段长度,L和D指聚乳酸构型),由于x_(D)不超过2倍x_(L),一个较长的链段不能容纳该系列中的2个短链,长段的多余段可能在SC结晶表面保持无定形.虽然SC结晶和HC结晶之间存在竞争性结晶,但在适当的共混比下,前者优先;随着链长差异(x_(D)≥2x_(L))的进一步扩大,较长的链中将有足够的空间容纳一个以上的短对映体链,此时,等比例非对称PLLA/PDLA共混物不能形成特别均匀的单一SC结晶,发现了HC结晶的迹象.同时,在SC结晶表面的冗长片段可与另一个额外的对映体短链进一步相配对去形成多重SC结晶.

摘要：开发同时具有亚微米分辨率以及高检测灵敏度的无基质质谱成像方法,对于可视化单细胞生物样品具有重要意义。在此,提出了真空紫外激光解吸/电离飞行时间质谱成像(VUVDI-ToFMSI)方法。通过调整基频光波长至777.7、403.22和255 nm,汞蒸气池中氩气气压至1100 Pa以及温度至240℃,获得接近13μJ/pulse的高强度VUV激光能量;同时,设计的同轴光路聚焦VUV激光至亚微米水平;另外,通过进一步调整偏转电场、离子聚焦电场以及反射电场的电负性以及电压等参数,离子的飞行路径得到矫正与优化。基于这种方法,实现了单个HeLa细胞中外源性药物亚甲基蓝(m/z 284.4)、内源性代谢物离子信号m/z 152.1以及m/z 81.1的纳米级成像(~500 nm/pixel),结果表明它们分别富集在细胞质、细胞核以及核仁内,证明了该方法在绘制单细胞不同区室内外源和内源性化学物质的高分辨以及高灵敏度的成像能力。该VUVDI-ToFMSI平台将为了解更多生物样本的精细结构与功能提供更完整、更深入的化学信息。

摘要：发展原位电化学光谱方法对深入研究电化学反应机理,并最终提高电池性能有着重要价值。建立在这一认识之上,能够应用于电池体系的原位光谱电化学表征技术被认为是表征电池电极材料性能的有效方法。但是受限于电池严格密封的不透明外壳和当前商用电池体系严格隔绝水氧的客观要求,开发更贴近真实电池工作条件的原位光谱电化学表征技术仍有较大需求。基于此,本文设计了一种基于传统纽扣电池架构的原位电化学池,该装置通过特殊设计实现了在尽可能模拟电池工作环境的前提下拥有透明的上盖,从而使发生电化学反应的同时进行光学检测成为可能。利用这一电化学池,本文以锂离子电池中常用的正极材料LiFePO_(4)(LFP)、NCM811和LiCoO_(2)(LCO)为例,对其电化学反应过程中的漫反射光谱进行了采集和分析。相关数据定量地揭示了不同种类电极材料在一般反射光路架构下对不同波长可见光的响应关系,并能够直接用于对单色光检测场景下的波长优化提供指导和依据。更进一步,本文还对不同材料在充放电过程中的光谱特征进行了定量分析,揭示了其光谱特征同材料内在能级状态间的相关性。综上,本文提出了一种基于漫反射光谱的原位光谱电化学表征方法,作为对光谱电化学应用于电池体系的有效补充,本方法能够为评估电极材料性能提供一种全新且简单直接的途径,并最终助力电池性能的提升。

摘要：以填料塔流体力学性能与氧解吸传质系数测定实验为例,介绍了教学实验的创新设计思路和教学效果。基于实验过程中涉及的实际工程问题,辅以实验讲义、导学案、线上视频和知识图谱等教学资源,引导学生围绕实验细节开展深入的研究和讨论,有效提高了课程的高阶性、创新性和挑战度。在化工原理实验教学中引入研究导向模式,提高了学生自主设计实验方案和撰写规范实验报告等综合实践能力,培养了学生的创新思维和工程伦理素养。

摘要：外消旋体的拆分是制备光学活性化合物的重要方法,利用拆分试剂通过结晶进行的物理拆分,往往只能得到一种高光学活性的化合物。作为重要的不对称合成技术,动力学拆分可以获得高光学活性的产物,同时回收高光学活性的原料。我们综合光催化和动力学拆分技术,设计了一例基于激发态手性铜催化的烯烃E→Z异构的动力学拆分实验,实验包括底物的制备和纯化、光催化反应、动力学拆分曲线的绘制以及对照实验等内容,包含无水无氧操作、柱层析和pTLC分离、GC和手性HPLC分析等多项实验操作,涵盖了化学合成、表征、动力学测量等。本实验综合性高,操作性强,总时长24学时,分为三天完成,也可开设为三个8学时的独立实验,适合在有机化学实验或综合化学实验课程中开设。通过本实验可以锻炼学生的综合实验技能,让学生了解学科前沿,感受到动力学拆分、光催化和激发态过渡金属催化技术的优越性和重要性,并激发学生进一步推动该领域的发展。

摘要：传统BZ振荡反应实验着重于耗散结构知识的传授和诱导期反应活化能的测量。本案例基于同心圆生长过程呈现的丰富多彩的现象和蕴含的人生哲理,以耗散结构理论为支撑,对实验内容进行了创新设计,引入同心圆实验内容和翻转学习模式,在提升学生科学素养和研究能力的同时,引导学生分析实验中存在的安全隐患和对环境可能造成的影响,在实验过程中融入对人生的思考,在课后利用耗散结构相关原理去认识世界和改造世界。改进后实验将有助于树立学生正确的人生观和世界观。

摘要：天然产物是临床药物的主要来源,也是新药研发过程中先导化合物结构设计和优化的灵感源泉。但传统策略天然药源分子的发现却遭遇了瓶颈,新颖天然产物的数量逐渐无法满足现代药物开发的需求和应对全球多药耐药的威胁。随着测序技术的快速迭代,生物学的研究进入了基因组时代,基因组挖掘指导天然产物定向发现的策略得以确立,成功摆脱了传统天然产物发现策略对于生物样本生物量的依赖,极大提高了活性天然产物发现的特异性和成功率。本文简述了基因组挖掘以及相关数据库和生物信息学工具的发展,详细介绍了包括基于核心基因或后修饰基因的经典挖掘手段,自抗性机制、进化理论指导的基因组挖掘和人工智能在活性天然产物发现中的具体应用,并对基因组挖掘在药物发现和多学科交叉领域的影响和发展进行了展望。基因组信息中蕴藏着无可估量的化学潜能,促进基因组挖掘与其他学科间的交叉融合,提升对遗传信息的处理和分析能力,增强下游基因簇表达通量和产物结构预测能力,可实现天然小分子高通量、高新颖性和高效率的发现,为开发具有自主知识产权的新药物、新化学品和新型酶催化剂服务。

摘要：多相反应体系颗粒的运动及其相界面上的理化特性对于分子扩散、能量传输和反应转化起着决定性作用,它直接决定着整个化学转化过程的能耗、物耗甚至过程安全.本文简要介绍过去20年来南京大学团队及同行们在多相反应体系纳微流体及其界面性质与反应强化方面开展的一些探索工作,包括纳微流体界面传质与反应增强效应;单个纳微气泡的结构、运动、传质和反应特性;动态、非线性和非平衡特征;纳微流体颗粒的测试与表征;纳微气–液(水溶液)体系的羟基自由基检测及其新化学效应;以及纳微流体在反应强化方面的应用等.研究表明,纳微流体具有明显区别于宏观流体的理化特性,是一个极具挑战性的新兴领域,亟需进行深入研究和开发.在理论方面,需要在考虑动态、非平衡和尺度效应的基础上对经典的物理化学和平衡热力学的相关理论进行修正与拓展;在实验方面,需要设计和建立适用于纳微流体、动态、原位和多因子测试的仪器和表征系统;在应用方面,需要发明可大规模制备(10^(3)~10^(6)m^(3)h^(-1))和调控纳微颗粒尺度、特别是在大气液比(如5:1~100:1)情况下的纳微界面发生装置,同时开发面向千差万别应用场景的纳微流体反应器平台及操控系统.

摘要：近年来,原子制造技术备受关注,已成为各国积极追求的前沿制造技术领域.一代物质科学,一代制造革新,原子制造技术的发展不仅仰赖于深厚的物质科学底蕴,还需要解决高效的原子精准操控与测量、原子尺度结构的物性设计等多个方面的基础科学问题.2023年3月,国家自然科学基金委员会交叉科学部在武汉召开了主题为“原子制造的物质科学基础”的战略研讨会.本文基于会议研讨的相关内容,对原子制造技术的发展背景、概念内涵以及面临的挑战进行了凝练,并提出如何利用该技术推动物质科学的快速发展,同时也就国家自然科学基金委员会对该领域的顶层设计和战略规划提出了政策建议.

摘要：储能技术的革命性变化对下一代锂离子电池(LIBs)负极材料提出了更高的要求。近年来,一类具有复杂化学计量比的新型材料——高熵氧化物(HEOs)逐渐进入人们的视野并走向繁荣。理想的元素可调节性和吸引人的协同效应使HEOs有望突破传统阳极的综合性能瓶颈,为电化学储能材料的设计和发展提供新的动力。本文分别从化学成分调控和结构设计2个方面结合本课题组近年来的研究及国内外重要文献,综述了HEOs作为LIBs负极材料的研究进展。在化学成分调控方面通过金属杂原子掺杂、非金属杂原子掺杂来提高HEOs的本征活性。在结构设计方面,通过构建一维结构、二维结构、三维结构、空心结构以及复合碳材料来增加HEOs的反应活性位点数量,从而提高储锂性能。最后,对HEOs在LIBs领域的发展进行了展望。