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高級中等學校組

水中嬌龍-奈米金水(AuNT water)創新應用

為了瞭解AuNT water對生物生長以及分子擴散速率的影響,本實驗比較分析了奈米金水(Au nanoparticles(NPs)-treated water, AuNT water)及去離子水(Deionized Water, DI water)對於綠豆、螺的生長觀察實驗,以及細胞實驗。結果顯示,以AuNT water加養分種植綠豆及養殖螺的組別生長情形較佳,推測AuNT water 可以提高水中養分進入生物體的效率,使其生長情形較好。而在培養HCT15直腸癌細胞的實驗當中,我們以兩種不同水培養細胞,加入癌細胞藥品cisplatin(CDDP)。由數據分析,AuNT water加入藥物比DI water 更能夠抑制細胞生長。在以自製透析儀器探討AuNT water對擴散速率的影響方面,模擬血液透析過程的實驗結果顯示,物質在AuNT water中擴散速率較快。本實驗研究結果可作為AuNT water是否可以作為營養物質、藥物的輔助吸收工具之應用參考,也可在血液透析方面做延伸性的研究。

「基」少成多—探討n性生物之子代比例

人類以兩性交配為生育方法,其子代性別比的理論值為 ,本研究旨在探討當性別數n大於2時,由n性染色體組合出第k性子代染色體的方法數Gkn,再進而探討各性別所占的比例之理論值。研究方法為藉由討論性染色體組合的方式,找出和{Gkn}對應的生成函數。接著,再藉由比較{Gkn}的生成函數和第一型斯特林數(Stirling Number of the 1st kind,以下簡稱斯特林數){s(n+1,k)}的生成函數,嘗試使用斯特林數表示出的Gkn一般式。對組合數Gkn有基礎認識後,本研究同樣地再接著嘗試Gkn使用表示斯特林數。最後再將Gkn的研究結果應用至遺傳疾病色盲發病比例討論上,討論在不同性別數的生物中所呈現的關係。

Shoot!圓錐曲線神射手

本研究主要提出新的圓錐曲線製造方法。首先,若B0B1B2B3B4為三梯五點形,則其頂點必落在一拋物線Γ上,且B0、B1、B2、B3、B4也會落在與拋物線Γ的軸平行的五條等距平行線上,當固定其中四點而改變其中一點在平行線上的位置時,則會出現橢圓、雙曲線、二相交直線與二平行直線。第二,由一個點列l(Ak)k=14 往平面上一點B0投射,滿足→BkB0=k→B0Ak得Bk,k=1,2,3,4,依→A1A2:→A2A3:→A3A4的不同比例,{Bk}k=04會落於不同二次曲線上。第三,我們分別分類兩個線束基線夾角與線束中心在平面上的相對位置、兩個基圓上點與點的角度與圓心的相對位置,用以製造各式的二次曲線。最後,我們定義了三個線束特定的對應方式,得到六個對應點共橢圓的性質。未來,我們希望能探討更多個線束的對應結果。

半胱胺酸修飾奈米金作為金屬離子的偵測與辨識

為了能快速且低成本地檢測工業廢水中有毒重金屬離子,本研究合成出修飾半胱胺酸的奈米金,成功地偵測出金屬離子且有好的偵測極限,特別是一些較毒的重金屬離子(Cu2+、Cr3+、Hg2+)靈敏度甚至可達2μM;此外,再搭配EDTA-4Na、K2C2O4、C2H8N2這些含有胺基和羧基的添加劑,因添加劑能夠增強或減弱奈米金顆粒的聚集,於是我們藉由比色陣列的方式,觀察它們的聚集、變色情形,可以肉眼辨識出十種不同的金屬離子(Cu2+、Co2+、Fe3+、Cr3+、Ni2+、Ag+、Zn2+、Al3+、Pb2+、Hg2+),是非常迅速、簡便的偵測方式,期望能對環境污染的災害防治有所貢獻。

語音控制自動化視覺辨識倉儲機器人

在物流的能力隨著科技快速發展下,倉儲成了不可或缺的環節,隨著許多大型工廠的出現,大量的倉儲搬運需求使許多重型的機械因而產生,然而其仍需要將不少人力消耗在如此龐大且重複性高的工作上,且根據貨物的大小或內容物以及貨物的數量,工人在搬運或操作機械的過程中往往伴隨著許多風險,而這種具有高危險性、高重複性且工作量龐大的工作,若開發出技術成熟的機器人負擔相關工作領域,便能提高工作時數與效率,並且提高操作人員的安全性。 本研究嘗試使用自然語言來控制機器人,並且透過電腦視覺辨識系統找出搬運的物件,進而將物件移至指定的地點。

利用太陽光合成金奈米粒子作為金屬感測器之探討

本實驗符合綠色化學宗旨,以太陽光驅動奈米粒子生成取代以往加熱冷凝迴流的製程,將四氯金酸與還原劑檸檬酸鈉反應,合成金奈米十面體。研究涵蓋:一、比較照光與非照光條件,發現照光條件成功機率較高。二、探討金奈米對不同陽離子的檢測靈敏度,比較肉眼觀測與UV-Vis測量之差異。三、探討金奈米修飾穀胱甘肽對不同陽離子的檢測靈敏度,發現修飾後,含特殊官能基,使靈敏度提升,以鉛離子為例,以肉眼觀察溶液顏色由酒紅色轉為藍紫色,偵測靈敏度為10 ppt。四、依據世界衛生組織對飲用水中要求鉛離子含量需少於10 ppb,故針對周遭環境不同水質,進行檢測。此偵測材料為非選擇性試劑,是一個廣譜示警試劑,可以對多種金屬均有反應,水質一旦汙染即可變色。

莓開眼笑、綠意盎然、紅金閃閃-草莓酥

本研究之「草莓酥」是結合了機械科、園藝科、室設科以及食品加工科所共同開發的一項具有特色的產品。此產品藉由機械科利用CNC車床開製烤模、室設科開發草莓酥包裝再配合使用園藝科所栽種之新鮮草莓,以及食品科專業烘焙技能!使原本一成不變的原味草莓酥,變成另一種色彩鮮豔的草莓創意產品。 本研究使用新鮮草莓所製成之草莓膏,再配合使用天然紅麴粉及綠茶粉製做糕漿皮,利用特殊烤模製造出草莓酥。本研究經過檢測及官能品評之後,製作出酸度適中、口感最佳的草莓酥,最後設計出精製的內包裝及專用提袋,兼具伴手禮及自己食用皆是最佳選擇,不僅發揚本地草莓之特色,將此特色產品商品化提高經濟價值,讓「草莓酥」再創另一個台灣奇蹟。

百轉千迴繞曲線-費氏螺線推廣k階數列曲線之探討

二階實係數費氏遞迴關係,定義出費氏數列0,1,1,2,3,5,8,…。它表現了自然界生物的生長現象,並且具有許多有趣的性質: 1. 後前項極限比為黃金分割的比值,也稱為黃金比例。 2. 利用費氏數列的各項為邊作正方形,依序以逆時針排列,由0點出發,不斷在正方形內逆時針作出四分之一的圓弧,連結成一條螺線,稱為費氏螺線,這近似於鸚鵡螺的螺線。 本作品中,我們嘗試將上述二階遞迴關係推廣到一般k(>2)階實係數遞迴關係的情形。我們發現上述二個結果有各種變化,但萬變不離其宗,收穫是豐富且多樣的。例如:相應的曲線有螺線與非螺線之分,並且都可以解釋為大自然的各種圖像。

以柔克剛-紙電鋸

將不同磅數A4的影印紙裁成圓形的紙片,將割好的圓形紙片裝置在可調轉速的角磨機上,讓紙片代替砂輪片,以類似桌鋸的方式切割物體,觀察並紀錄圓形紙片在不同狀態下切割物體的深度。以磅數、堆疊張數、半徑及轉速四種變因去設計各項實驗。藉由實驗結果推論出各個變因與紙張切割深度的關聯性,並找出紙張在何種條件下能夠將切割物體的能力發揮到最大。

細辛改善腦創傷引發失智症之潛力評估

腦創傷(TBI)為阿茲海默症(AD)高風險群,其病理機制尚待闡明。已知中藥細辛具抗炎效用,是否具神經保護效果仍未知。本研究目的是探討細辛對TBI療效及其作用機制。以氣壓誘導神經元損傷,給予不同濃度細辛以評估神經元存活率,以酵素免疫吸附法評估發炎激素(甲型腫瘤壞死因子;TNF-)及抗炎激素(介白質素-6;IL-6);西方墨點法分析AD相關分子,包括類澱粉樣蛋白(A)、類澱粉樣前驅蛋白(APP)、切割酵素(BACE1)及細胞死亡蛋白(MLKL)表現,以流式細胞儀分析神經元死亡型式。結果發現,細辛能增加神經元存活率,降低TNF-、A、BACE1、MLKL表達及壞死性凋亡,提升IL-6及維持APP表現。因此推測,細辛可有效降低神經發炎反應、促進抗炎激素表現,改善AD相關風險分子表現,以達到神經保護作用。