化学奖赛道 · 候选课题 20 则

本方案面向 2027 赛季（2026 赛季提交截止为 2026 年 9 月 15 日，从零启动已来不及）。倒排时间表以 2026 年 9 月为第 0 周、2027 年 9 月 15 日提交为终点，共约 52 周。

学生画像与资源假设：普通重点高中生，有一定编程与数学基础；计算资源为个人笔记本、纯 CPU、无 GPU 无集群；实验资源不超过中学常规实验室；全部使用公开数据；由中学教师即可指导。凡超出这一假设的路线，都在标签里标明了资源门槛。

四条必须先知道的赛制事实（取自官方公告，2020–2026 全部公示文章）：指导老师不得来自培训机构或任何谋利机构，违者取消资格；总决赛全程英文（研究报告、PPT、答辩）；入围总决赛的研究报告会在 11 月全网公示；提交材料含论文查重报告与实验视频。规则每年会改，报名开放后须重新核对当年《参赛规则》与本学科《参赛指南》。

这个赛道的评委在奖励什么（以及一个必须先说的坏消息）

先说实话：化学奖是六个赛道里对实验室资源依赖最重的一个。 统计 2020–2025 共 63 项获奖论文，绝大多数需要中学实验室不具备的表征手段——SEM/TEM 形貌、XRD 物相、XPS 价态、电化学工作站、荧光光谱。金奖清一色是材料合成类：碳化硅微球增强导热复合材料、豆芽衍生过渡金属掺杂催化剂、环保一次性医用口罩、CRISPR 信号放大可视化检测、GFP 索烃的定向进化、海水光催化产氢自支撑膜。这些工作的实际执行地点几乎肯定是高校或科研院所实验室。

这个事实改变了课题设计空间，必须在选题时就正视：普通重点高中生若没有高校合作渠道，直接对标历届金奖题材是不现实的。本方案的应对是两条：

1. C01–C10 走计算化学与化学信息学——完全绕开仪器依赖，只需一台笔记本。历届此类获奖有 MN4 石墨烯甲烷活化的 DFT 研究、BCN 单层 CO₂ 光催化的理论研究、MOF 的 CO₂ 分离计算筛选、分子对接筛选 PD-1 小分子。注意它们全部止步于优胜奖或铜奖——这一族的天花板确实偏低，但它是资源受限学生唯一能独立完成的路线，且做扎实了能稳定进入分赛区。提高上限的办法写在每条路线里：把课题定位成"评价维度的转换"或"方法学的可复现性贡献"，而不是又一次性质预测。
2. C11–C20 走中学实验室可执行的实验——限定在比色/电化学/常规合成能覆盖的体系，总试剂预算 ≤ 3000 元。凡是某项表征确实必需的，路线里都写明"须联系高校共享平台送样，属外部依赖，列入 go/no-go 风险项"，并给出不依赖该表征也能成立的主结论。

近年的主题漂移值得注意：2023 年起，绿色化学、废弃物再利用（棉花衍生仿羽绒、牛毛生物炭、电石渣矿化 CO₂）、能源电催化（海水氧化、绿氢、超级电容器）明显上升。这类题材对试剂纯度要求低、原料易得，是低资源学生相对友好的切入点。

另一个高频陷阱：超级电容器、光催化降解染料、MOF 吸附这三类体系已经被中学生和本科生做到烂熟。做这些必须在新颖性边界里点名已有工作并给出真正的差异轴，否则评委三十秒就能问倒。

本赛道 20 条路线的分族逻辑

• C01–C10 计算化学与化学信息学族：零仪器依赖，纯 CPU 笔记本，风险几乎全在"想法是否已被发表"。每条路线都写明了具体软件的算力边界（xtb 能处理多大体系、PySCF 在什么基组下多少重原子可行）。
• C11–C20 中学实验室实验族：器材与试剂清单具体到估价，安全与废液处理写进方法路径，每条都有不依赖高端表征的主结论备份。

两族独立排序：C01/C11 最稳，C10/C20 风险与上限最高。