探究精神獎

塑膠對環境危害甚深，雖已有研究證實部分昆蟲可降解塑膠類的聚苯乙烯（PS），但關於聚丙烯（PP）的生物降解研究很少，也沒有進一步透過腸道菌相分析，鑑定出負責降解的菌種。因此我們希望利用麵包蟲進行生物降解PP，透過16S rRNA定序分析，找出可降解PP的潛力菌種，來解決塑膠垃圾對環境造成的傷害。 我們的實驗結果顯示，麵包蟲能攝食PP並生長，且加入濕料及利用糞便移植腸道菌相能增加麵包蟲對PP的消耗量，證明麵包蟲能攝食PP與腸道菌相有關。利用次世代基因定序分析腸道菌相，發現麵包蟲攝食PP後，腸道菌相有極為顯著的變化，其中腸道菌Pseudomonas stutzeri顯著增多，經實驗證實此菌確實可降解PP，且在中性環境的降解效果較佳。

自疫情爆發以來，各國都相繼研發新型冠狀病毒的藥物。蒲公英為一種傳統中草藥，具有抗氧化、抗發炎等生物活性。本研究以蒲公英為試驗植物。為了瞭解蒲公英的抗氧化及抗肺炎能力，我們使用磨粉後的蒲公英進行水和甲醇的過濾萃取物，將蒲公英水萃取物及甲醇萃取物分別進行試管清除DPPH自由基實驗、ABTS抗氧化實驗及總酚含量測定實驗，並進一步確定蒲公英萃取物的抗氧化能力。另外，我們還進行肺細胞發炎移動及遷移能力測試。最後發現甲醇萃取物的抗氧化效果比水萃取物佳。我們以脂多醣LPS誘導肺細胞發炎，運用顯微鏡觀察，發現甲醇萃取物有明顯抑制肺細胞發炎移動及遷移現象。經由以上實驗結果證明，蒲公英甲醇萃取物對抗氧化及抑制肺炎具有效果。

我們選擇使用氧化石墨烯作為本次實驗的材料，利用強氧化劑和硫脲切割氧化石墨烯 (GO)，得到石墨烯量子點 (GQDs)，根據量子的尺寸效應，合成出的量子點越小，放光越藍移；量子點越大，放光越紅移。由於我們想將石墨烯量子點發光的特性應用在細胞成像，因次我們透過改變各種變因，得到放光 700 nm 的石墨烯量子點。由於紅外光可穿透較深層的皮膚，產生膠原蛋白，對於醫療上的應用有極大潛力，我們將合成出的石墨烯量子點加入海拉細胞中，使細胞產生胞吞作用，並且比較四個不同樣品，GQDs 20 min、GQDs 1 hr 30 min、GQDs 20 min + biotin、GQDs 1 hr 30 min + biotin，透過儀器鑑定得知細胞對 GQDs 1 hr 30 min + biotin 的接受度較高，再將獲得的結合石墨烯量子點的細胞應用在細胞顯影上。

石英音叉是一種高精密的壓電震盪器，本研究欲利用其高靈敏度(高品質係數)，探討其作為表面感測器之可行性。將音叉調整在最佳的驅動震盪狀態，並將待測物固定在三維旋轉台上，藉由調節輪控制待測物的移動方向，使其緩慢移動並與探針接觸。當音叉受到表面凸起之微擾時，其靈敏的性質將使其失去共振，可藉此得知待測物表面之起伏。在本研究中，我們得到的結論是以石英音叉作為表面感測器是可行的，此外，石英音叉探針黏著點、使用的黏著劑、探針的材質以及探測方法會對感測器靈敏度產生影響。

本研究在利用實驗法了解影響藍曬圖效果的因素。為使光源穩定且可操縱光源強度，故自製藍曬燈箱進行實驗；為客觀表述藍曬圖的品質，以色差儀測量，發現ΔE 值與藍曬圖品質有很好的相關性。 我們用 6 瓶裝紅酒木箱、7 組 T5 UVA 黑燈管、壓克力板隔開燈管與曬布、黑色 橡膠墊阻隔箱子內外光線進出。得到自製燈箱曝曬 15分鐘效果良好，並以此進行實驗。發現布料質量密度大、經緯密度大、單股平紋織法、厚度小有利於藍曬圖品質，而與吸水性、彈性等較無關；感光液在第二天、燈管亮數多時，藍曬圖效果較佳；定色劑以食醋效果最好；並發現藍曬圖不適合印在要常清洗的衣物。研究過程中意外發現感光液在第 30小時左右吸光度最大，表示溶液中檸檬酸根的濃度達到最高。

疫情期間各地家暴、離婚負面社會現象顯著增加，而攻擊性情緒可能是造成此現象的重要原因之一。如何快速掌握人們情緒變動，提供有效配套措施，為當務之急。本研究利用人工智慧神經網路模型，訓練其分辨攻擊性情緒，快速分析大量社群媒體資料。以此模型分析全美各地在不同時間發出的推文，即時判斷疫情下各地攻擊性情緒的變化，發現疫情開始後，整體攻擊性情緒急劇增加，且封城下的民眾相較未封城者呈更高的攻擊性情緒。再來，本研究以固定效應模型的統計大數據分析，證實封城與攻擊性增加之因果關係，為理解疫情中人們攻擊性情緒變化的成因作出重要貢獻。提供心理學或精神醫學大範圍、快速、低成本的研究方法，以快速掌握人們情緒模式，研擬對策。

本研究探討螞蟻在一個無向簡單圖上，由原點出發沿著邊移動。當抵達某一點時，螞蟻會選擇和此點相鄰的某一點前進，作為下一步移動，但不能往回走，若螞蟻回到原點便不再移動。已知圖上各點的度皆大於等於 2，試問螞蟻在數次移動後回到原點時，移動次數的期望值為多少？ 我們最初是藉由觀察螞蟻經移動後回到原點的機率，推測每次回到原點時的機率之規律，但此方法難以在較為複雜的圖形上得到結果。接著使用了矩陣來研究，以矩陣乘法表示一次移動。有了矩陣，我們便能透過矩陣運算得到螞蟻在數次移動後抵達各點的機率，也能更方便的求出期望值。

本研究主要探討人類使用防曬乳進入水體後，對水生生物的影響。我們將防曬乳分為物理性和化學性防曬乳，依據不同濃度加入水體之中，觀察黑殼蝦成長和存活率變化，同時也觀察魚缸水體的改變，藉此初估探討不同種類防曬乳對環境和水生生物的影響。實驗進行一共七週，我們發現化學性防曬乳成分可以誘發綠藻大量生長，而物理性防曬乳可以促使矽藻生長。黑殼蝦在1ppm化學性防曬乳存在的環境中，生長和存活率不受影響，但濃度太高仍然會抑制其生存。物理性防曬乳則不論濃度多少，對黑殼蝦的影響相較於化學性防曬乳都較大。所以我們建議如果要進行水上活動，最好可以是用化學性防曬乳產品，減低對水域生態的危害和影響。

自配1%酚酞酒精溶液，在進行微型酸鹼顏色判斷時，會因為酸鹼溶液與指示劑之間比例問題，造成酚酞溶解度下降而出現白色混濁，造成顏色誤判；(1%酚酞酒精溶液/酸性水溶液)比值在pH=1、2之HCl水溶液產生白色的範圍依次為1.1~10.3、1.3~10.0；pH=1、2之H2SO4水溶液產生白色的範圍依次為1.4~15.0、1.8~10.0。0.1%、0.5%、1%酚酞在pH=14之NaOH水溶液，均可觀察到粉紅色褪色為無色；pH=15則因出現白色混濁，無法清楚判斷變色；0.5%酚酞在pH=-1的HCl、H2SO4可觀察淡淡橙色。0.07~0.6M的NaOH在0.01M酚酞中的褪色動力學，褪色反應隨著NaOH濃度增加而變快，可以得到反應速率常數k=0.032M-1s-1。而在NaOH溶液中加入酒精，酒精含量越高的情形下，會使得褪色的反應速率變慢；若改加入丙酮，反應速率差異不大。

本研究利用蝶豆花果凍進行電解。透過將電解質水溶液製作成果凍的方式，使溶液具有固定的形狀，不會隨意流動，且利用蝶豆花作為酸鹼指示劑，方便觀察電解時電極處所產生的酸性物質和鹼性物質，而酸性和鹼性物質讓指示劑顏色改變，藉此觀察果凍膠體內部離子的移動情形。透過電解蝶豆花果凍，能在電解實驗中觀察果凍明顯的變色，使人更加了解離子的流動方向，也能觀察電解實驗在電壓大小、電阻不同、路徑長短不同、同時有不同高低電壓在同一果凍時，離子的流動情形。我們發現電壓愈大，會使電解的速率加快，但是不會影響反應途徑。而在不同電壓中電解，離子會選擇往最高電壓方向移動。