全國中小學科展

高級中等學校組

雷射光通過透明溶液產生繞射的研究

雷射光的強度從中央軸往邊緣遞減,當雷射光束照射到透明且會吸熱的溶液時,溶液吸收的熱能使溶液形成溫度梯度,伴隨著產生折射率梯度。同時抵達溶液界面的光線通過溶液後在出口處有相位差,光線互相干涉,在屏幕上出現繞射圖樣。 本實驗採用水、乙醇和葵花油當溶劑;過錳酸鉀、甜菜根紅素、螢光素、和酪梨油等高衰減係數物質當溶質,用起偏器改變雷射光的功率;探討雷射光通過溶液產生繞射圖樣的暗紋數目以及最大半徑的差異。雷射光的功率、溶液的吸光率、熱光係數、折射率變化,溫度變化、和熱導率為主要的探究變因。 利用簡易的器材,不但可以研究雷射光通過透明溶液產生繞射的現象,還可以應用到藥品純度的檢測,以及食用油摻雜量的檢驗。

「蝦!」你是我的囊中物

近年發現,以腫瘤本身或分泌物作為藥物載體時,具有高度生物相容性、增強藥物遞送至特定細胞趨向性等優點。本實驗主旨在於研發腫瘤細胞膜分泌特性的奈米囊泡,以包覆目標物加強癌症治療效果。因前期研究發現:蝦紅素具有極高抗氧化及抗腫瘤性,故選擇蝦紅素作為抗癌藥物。蝦紅素奈米囊泡載體的製程方式是以黑色素癌及蝦紅素經適當比例混合,透過擠壓法,再去除癌細胞遺傳物質及發炎因子。在成果方面:蝦紅素奈米囊泡與黑色素癌細胞共同培養後證實,蝦紅素奈米囊泡抑制黑色素癌細胞生長及轉移的能力明顯優於等量蝦紅素,且對於人體正常細胞無顯著傷害性,顯示囊泡具有選擇性運送的傾向。我們的科展說明了蝦紅素奈米囊泡有成為抗癌藥物的潛力。

虎虎生「黑」--虎斑烏賊的成對敵對行為

科學家並無發現虎斑烏賊(Sepia pharaonis)有領域行為,卻有論文顯示過度密集的環境中烏賊會互食、競爭。因此我們在特定空間中的進行實驗,發現烏賊間會出現黑色眼環、眼點或體緣螢光變色的現象,且從影片中可觀察到雙方會頭對頭互繞公轉,形成類似「對峙」狀態。因此我們當烏賊持續出現眼環、眼點或體緣螢光變色及兩者互相環繞時,稱之為「敵對行為」。依符合定義之程度及顏色深淺判斷其表現強弱,發現其中小烏賊的敵對行為普遍表現較強烈,然而捕食成功率卻遠低於大烏賊,可知敵對行為表現強弱與捕食成功率無直接關聯。此外,相較於單獨攝食,若成對烏賊產生敵對行為,會顯著延長攝食時間。

酥蔬跟你說-鹹酥雞攤常見蔬菜之抗氧化力探討

本實驗利用間接碘滴定法,以硫代硫酸鈉滴定浸泡過食材的碘液,計算杏鮑菇、玉米筍、青椒、青花菜、九層塔五種鹹酥雞攤常見蔬菜對碘的分解率,以進行抗氧化能力優劣分辨。本實驗分為四組,分別是未油炸且未浸泡鹽酸、有油炸但未浸泡鹽酸、未油炸但有浸泡鹽酸、有油炸且有浸泡鹽酸,油炸和浸泡鹽酸的目的是為了模擬在鹹酥雞攤吃到的食物及食物進入胃中接觸到胃酸的情況。本實驗最後所得上述五項食材中抗氧化能力效果最好的為九層塔。

「碘精之比」— 以手機光感應器比色法測量三碘陰 離子生成反應的平衡常數

本研究欲改良常見的比色法實驗,以手機光感應器做為主要測量反應I2+I-→I3- 平衡常數的工具。共使用三個方法:硫代硫酸鈉滴定法、光譜法及手機光測法。滴定法以硫代硫酸鈉將I2還原成I-,求得平衡常數約為710。而光譜法則是將不同濃度的碘化鉀溶液代入等吸收點總濃度與吸光度的檢量線,求其平衡常數約為660。光測法以phyphox測量溶液照度,經檢量線換算總濃度,再計算出平衡常數為704~775,手機光測法最佳化感測條件後的優勢為可得到高精確、高準確和再現性高之平衡常數,且儀器取得便利、易架設,少許溶液即可測量,期許之後可用以改良高中傳統比色法實驗及實際應用在生活上。

「蜂」衣足「食」-食用蜂王乳對工蜂體內代謝的影響

本研究以蜂王乳(Royal jelly)作為研究對象,探討餵食蜂王乳之後工蜂(Apismellifera)的壽命變化以及脂質與蛋白質的代謝活性變化。 研究 結果顯示餵食蜂王乳 一個月後 的工蜂存活率 約為一般工蜂的三至四倍 。 而 餵食蜂王乳的工蜂體內的 非酯化脂肪酸 NonEsterifried Fatty Acids ,NEFA )約為一般工蜂的兩倍,且脂肪酸合成酶的活性較一般工蜂也有顯著提升,合理推測出在餵食蜂王乳之後,工蜂對於脂質的需求量增加,因此主動合成了脂肪酸,造成體內的脂質濃度高升。 此外, 餵食蜂王乳的工蜂體內的蛋白質濃度約為一般工蜂的兩倍,且 S6 基因 m RNA 表現量較一般工蜂也有所提升,由此推論出蜂王乳會對工蜂體內的蛋白質代謝產生影響,且是由工蜂體內主動合成。

革凡登聖-臺灣地區登革熱好發與太平洋聖嬰現象之天氣因子變動關聯探討

2023至2024年臺灣登革熱病例激增,國際研究指出太平洋區聖嬰現象指數(ONI與SOI)與登革熱病例數具正相關,推測聖嬰影響氣溫及雨量,增加登革熱病媒蚊傳播。故分析臺灣登革熱病例數與聖嬰指數相關性,顯示ONI值8月至2月關聯性高,兩病媒蚊均具傳播貢獻,且主要病源為南部。 登革熱病例數與聖嬰期間天氣因子關聯,則以8-10月ONI值1.7~1.9;8、9月均溫28~30℃; 10月雨量0~50mm為登革熱爆發最多的範圍。數據呈現ONI上升1.0南部1月氣溫可上升0.28℃,表明若聖嬰持續跨年,如2023-2024,可使冬季溫度激升,病媒蚊持續生長,造成病例數激增,故政府更需重視聖嬰年冬季登革熱防治。

蚊蟲翅音的定性與防治應用

為隔離環境聲音增加蚊蟲專一性的聲音,自行製作降噪錄音箱,分析聲譜使用Aduacity及Room EQ Wizard兩個軟體,結果顯示自製錄音箱可吸收95.7%的環境聲音能量。以白線斑蚊為例,單隻雄蚊翅音基頻為906Hz;而單隻雌蚊翅音基頻為484Hz。雄蚊與雌蚊平衡棍長度與翅音基頻顯著相關。真實翅音的誘引百分率結果分別為雄蚊翅音對雌蚊為72.0%;雌蚊翅音對雄蚊為12.0%;交尾後雌蚊的翅音對自身為18.0%。完整模擬翅音的誘引百分率結果分別為雄蚊翅音對雌蚊為74.0%;雌蚊翅音對雄蚊為68.0%;交尾後雌蚊的翅音對自身為60.0%。兩種完整模擬雌蚊翅音對雄蚊及交尾後雌蚊,誘引百分率經統計,皆顯著高於兩種雌蚊真實翅音。綜合上述結果,透過模擬雌雄蚊翅音聲譜有助於誘引蚊蟲,研發物理性誘蚊產品。

無線主動式溫控外送箱

本專題製作主要以「控制簡便」、「即時顯示」、「快速製冷製熱皆可」為原則開發出的智慧外送保溫箱,而主要解決在於現今普及的外送服務,因某些不可控因素而導致外送延誤,讓食物到顧客手上變得不新鮮,同時也可解決食物保溫上的問題。

以奈米銀蝕刻法鑑別蜂蜜之真偽

為研究以奈米銀蝕刻法鑑別蜂蜜之真偽之可行性,我們先藉由實驗與調查文獻發現蛋白質為蜂蜜中可以防止奈米銀在加入後發生蝕刻的關鍵物質,並探究蛋白質在不同種類、變性前後、不同蝕刻時間與不同濃度的條件下防止奈米銀蝕刻之效果差異。 接著,我們以不同蜂蜜配製不同蛋白質濃度的溶液進行奈米銀蝕刻實驗,並與純蛋白質溶液的實驗結果進行比較,發現兩者吸光光譜之波峰位移趨勢大致吻合,證明此法可作為判定蜂蜜真偽之標準。 最後,我們利用奈米銀溶液在不同蝕刻程度下呈不同顏色的特質,透過手機軟體分析不同顏色之 RGB 值,歸納出以手機即可簡易辨別蜂蜜真偽之法。