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高級中等學校組

金持銀膜戴氯帽-探討氯鋁化酞菁分子在銀薄膜、銀單晶及金單晶上的變化

本實驗以角解析光電子能譜觀察氯鋁化酞菁分子[1]蒸鍍於銀薄膜[2]、銀單晶及金單晶上其氯原子以向上或向下形式排列的變化,再以真空能階[3]進行比較。銀單晶與金單晶同為塊材,卻是不同金屬;銀薄膜與銀單晶為相同金屬,卻有薄膜與塊材的差異,故將實驗分成主要兩個部分進行比較,一是銀薄膜與銀單晶的比較,二則為銀單晶及金單晶的比較。 第一部分中由於銀單晶較為光滑、銀薄膜較為粗糙,故蒸鍍於銀薄膜時,較為穩定不易受光照影響;而第二部分的比較中,蒸鍍於銀單晶時,不論是以慢速率蒸鍍或是快速率蒸鍍皆易受光照影響氯原子的排列。雖然蒸鍍於銀單晶及金單晶上都會受光照影響,但因為不同物質的功函數不相同,所以造成蒸鍍於金單晶較銀單晶穩定。

作繭不自縛-以蠶繭為支架的細胞生長研究

蠶絲對人體具有生物相容性,不易引起免疫反應,且其三維結構提供適合細胞生長的立體空間,是作為細胞培養支架良好的材料。相較於天然蠶繭,平面蠶繭除了可省略繁瑣的製備步驟之外,其表面平整結構均勻,使植入的細胞可更為平均地附著於平面蠶繭上。此外,平面蠶繭亦突破天然蠶繭形狀及大小固定的限制,利於配合不同用途改變固定架形狀大小,甚至可以擴大固定架以快速培養大量細胞。本研究結果證明平面蠶繭在細胞培養的應用上較天然蠶繭更適合做為大面積敷料之生醫材料。

以弧測海-探究費氏弧菌並檢測海洋汙染

本實驗使用分光光度計檢測費氏弧菌菌液濃度的OD600吸光值,並以其判斷費氏弧菌的生長情況,測量各實驗組中細菌含量的差異。 首先檢測其生長情形最良好之鹽度,再以最適鹽度做為培養基基底,並用於檢測有機、無機汙染物對於費氏弧菌生長的抑制效果,並將所得結論用於實測東北角海岸線汙染,分析各種汙染物及各地海水下菌液OD600數值之間的關係,進而探討各地海水所受到的汙染程度並嘗試了解其汙染因素。 為解決耗時過程,我們採用海藻酸鈉可形成凝膠的特質,將費氏弧菌以膠球固定化,加入對應的自體誘導物N-(3-oxohexanoyl)homoserine lactone,並測試其發光、發熱的強度。加入待測汙染物及樣本,測量發光強度,若和上述OD600實驗所得的數值正相關,則能夠以此方式迅速進行海水水質檢測方式。

探究U型管的液面自由振盪

本實驗最主要探討U型管中液面的振盪行為,並嘗試建立理論模型。為了簡化推導,將流動近似為準穩態,並以阻尼振盪模型近似其運動。經實驗發現,其振盪角頻率和指數衰減率隨各變因改變的趨勢,與理論模型所得的部分結果類似,但其振幅的指數衰減率和振盪角頻率皆大於理論值。推測振盪的過程中可能存在其他的損失機制,導致現有模型不適用。

擇你所愛,愛你所擇-柏拉圖問題之研究探討

我們數學課學習到有關機率的課程時,老師再次的提到了經典的柏拉圖問題,我們對這個問題中的數學原理更感到好奇,經過文獻探討與一連串深入的研究、討論和證明後,我們找到原題目的解、此問題的延伸狀況和一般式的解。在此研究中,我們嚴謹地證明通式,使用程式模擬數據來驗證其可行性,並成功連結生活上的實際應用。正因為柏拉圖問題與現實生活有強烈的連結,具有趣味性和可探討性,我們才能解決更多有關選擇的問題,並將這些結果廣泛地應用於生活之中。

「四」是而「飛」──基於Arduino的四軸飛行器之探討

近年來Maker風氣盛行,四軸飛行器成為時下熱門的話題,玩家們藉由自行組裝四軸飛行器,學習其中運作原理。而我們希望以較低的製作成本,達到與市面上現成品相同,或更進階的功能。而選擇使用Arduino做為控制,開放原始碼的專案也讓零件及軟體的選擇更有彈性。我們在製作過程中,了解自行組裝的四軸飛行器會遇到那些問題,及飛行時不穩定的現象,在實際組裝一台四軸飛行器的過程中,也一一解決所遇到的困難。組裝完成後,我們也以不同的方式測試其穩定性,利用Arduino飛行控制板,紀錄數據,在每次飛行後,分析飛行數據,藉由改變零件位置配置,並探討組裝後不穩定的原因。

無電電鍍-熱浴浸泡法

為了提高鋼、鐵的防鏽能力,本研究採用氧化劑(亞硝酸鈉)促使鋼、鐵表面產生黑色膜狀物(四氧化三鐵),使內部的金屬不受外在的因素影響而有效的被保護,避免金屬表面產生氧化生鏽,以提升產品的功能性,及產品使用上的安全性。 本研究主要在於探討在無電的情況下,如何能夠快速地將金屬表面做防鏽處理,以有效的達到延遲氧化的時間,並且討論溫度及藥劑與水的比例對各種金屬的螺絲的無電電鍍之效果有何差異。 研究結果發現溫度的高低以及藥劑濃度對於反應結束後的產品所呈現出的差異及防鏽能力皆有所影響,其中發現最佳溫度為120℃左右,最佳濃度為[NaOH]=12.5M,[NaNO2]=0.43M。

-明「茶」秋毫—應用亞甲基藍溶液吸光度變化率測定方法探討水果、茶及水果茶抗氧化力之研究

本研究應用創新方法:亞甲基藍溶液在特定波長(665nm)吸光度變化率測定物質的抗氧化力,有效減少人為誤差,提高實驗信度與效度;透過維他命C濃度與吸光度檢量線,將待測物抗氧化力換算成相當維他命C濃度進行比較。同溫下比較檸檬、奇異果、蘋果時,以檸檬抗氧化力最佳。同溫比較下綠茶、烏龍茶、紅茶時,抗氧化力以綠茶抗氧化力最佳。混合成水果茶後以15℃奇異果烏龍茶最具抗氧化力(61.07%)。最後在模擬水果茶中特定抗氧化物質相互混合對抗氧化力影響的實驗中,推論出抗氧化力與維他命C、葡萄糖及EGCG濃度、溫度及[H+]等相關,不但符合水果茶抗氧化力之實驗結果,也建立抗氧化力的數學函數逼近公式,以計算出抗氧化物不同混合比例抗氧化力高低。

務去陳言,「磁」必己出

當一鋁環在一通有交流電的螺線管上時,鋁環會受電磁感應力作用而飛起,而此電磁感應力會因鋁環所在的高度和螺線管內交流電電流大小影響。當一鐵芯受外加磁場(H場)作用時,其所產生的磁場(B場)並不會隨H場線性變化。而鐵芯的磁導率會因外加磁場(H場)震盪頻率的增加而降低。

以地殼均衡理論模擬臺灣地殼模型

本研究利用地殼均衡理論研究臺灣地區合理的大陸地殼組成,以討論造山運動進行中的臺灣是否已達地殼均衡。由地殼均衡理論模擬大陸地殼的組成模型中,顯示以花岡岩、安山岩及玄武岩等三種岩石比例組成之模型最為接近現實中的地形高度。研究結果顯示,大陸地殼的組成以安山岩質為主,而花岡岩質與玄武岩質的相對比例之多寡則與當地的初始岩性為何者有關。臺灣玉山因岩性以板岩、片岩等密度較低的變質岩為主,故其大陸地殼組成比例呈現花岡岩質較玄武岩質高。臺灣由於受到弧陸碰撞的斜碰撞、以及碰撞點由北往南遷移的影響,模擬計算的海拔高度減去現實海拔高度所呈現之結果為該值由北向南增加,顯示受弧陸碰撞影響的造山運動之活躍度正由北往南遞增。