探究精神獎

本研究探究日本藍泥蜂 (Chalybion japonicum punctatum)雌蜂築巢行為，從2023年7月至2024年6月，觀察與記錄人工巢18巢，自然巢78巢，共96巢。研究發現：巢位選擇部分，雌蜂築巢無樓層、方位及棲地材質偏好，人工巢位第1、2圈平均築巢率53.3%，具聚集性；借坑性築巢特性部分，巢洞1cm以下最多，巢室1間最多，巢室尺寸2.77cm最多，封口與洞口距離多為0cm；雌蜂獵捕蜘蛛育幼，獵物2科4種，每巢約 14-20隻；羽化後殘骸1節以下佔62.01%，幼蟲攝食方式為啃食；完成雌蜂築巢行為譜，雌蜂有競爭、築假巢等護幼行為；白門平均有0.864669mg/g氨氮值，尿酸濃度為比壁虎排遺低、氨濃度與壁虎排遺相當，約400~600uml/L;pH值平均6.11，弱酸性；水份平均281秒滲入白門，具透氣性；較其他蜂巢門滲入時間長，較具防水性。

本研究旨在將AI深度學習應用於8051開發板的數字辨識，希望在低功耗的情況下進行AI實作來達到環境保育的目標，探討在硬體受限的情況下如何操縱硬體並使用Python進行參數訓練。通過對不同層數和學習速率的實驗，我們發現兩層層數和0.01的學習速率能取得較好效果。在模型訓練中，我們運用了Cross-entropy計算Loss值，並探討了不同Learning rate對Loss值的影響，以及不同Layers對Loss值的影響。此外，我們還討論了深度學習與機器學習的差異，並介紹了8051開發板的基本原理和應用。未來，我們將繼續改進模型效能和準確性，並優化硬體設計和性能，以應用深度學習技術於更廣泛的領域。

回想當初看到一項公開發明提到：「在葡萄酒的釀造過程中，通過『同時』設定特定頻段的中頻電磁波(900+50Hz)和聲波設備，對酵母菌群細胞進行『共振刺激』，使其細胞膜紊亂的振動頻率回歸正常的振動頻率，從而達到提高酵母菌生物量和代謝產物量的目的。」這引起我們的好奇，也讓我們產生質疑，經過不斷實驗探究的結果：1、在固定方向的磁場下，高出吹風機5.67倍磁場強度，對酵母菌發酵速率沒有影響。2、在磁場變化與聲波「同時」或「單獨」進行下，其頻率對酵母菌沒有「共振刺激」作用，對活性也沒有影響。 做完這次科展實驗，我們對此項公開發明內容的正確性更有質疑的依據，也對未來獲取的資料保留一分存疑與求證的態度。

本研究以植酸為研究標的，探討植酸的氧化還原反應．實驗利用過錳酸鉀作為氧化劑加入硫酸和植酸，使過錳酸鉀由暗紫色轉為無色。無色過錳酸鉀顯示植酸能在硫酸作用下發生氧化還原反應。這次實驗可分成三個部分，第一部份檢測植酸和過錳酸鉀發生氧化還原的反應條件；第二部分利用分光光度計測量反應中過錳酸鉀的吸光度，以其數值判斷反應時間，再以分光光度計測量固定時間內過錳酸鉀的變化量（透明度），藉此進一步探討植酸與過錳酸鉀和硫酸在不同情況下的反應情形；第三部分深入探討過錳酸鉀與植酸反應的中間產物與可能生成物為何。

表面增強拉曼散射SERS在許多領域中被廣泛應用，可提供快速、準確且非破壞性的方法獲取物質的分子結構和化學組成。本研究主要目的為探討不同粒徑奈米銀所製造出的不同結構基板PET對於檢測的靈敏度，藉以選擇合適粒徑與基板，作為應用在不同藥物檢測的基準。 將硝酸銀（AgNO3）加入水中後解離出銀離子和硝酸根離子，加入還原劑檸檬酸鈉，能使被解離的銀離子還原成金屬銀。而根據還原劑的強弱、多寡，以及配製溫度等，都會影響奈米銀粒徑大小。

捕霧網技術是多霧有風地區經常用來解決水資源不足問題的方法。過去研究認為不鏽鋼是集水效果較佳的材質，而實際生活中考量成本則通常使用尼龍材質。本研究認為同為金屬且成本和取得難度都較低的銅以及永續環保材質木麻黃也相當具有潛力，因此本研究設計實驗驗證兩者的集水效果，經與不鏽鋼和尼龍對比，發現結果毫不遜色；另外，本研究又探討了不同層數和安裝配置的影響，發現雙層完全貼合的網子具有最佳集水效果。最後本研究對這些現象提出解釋，並提出未來研究展望。

本研究以大生熊蟲(Macrobiotus sp.)為對象，建立其自體螢光檢測硝酸鹽模式，可以解決使用大生熊蟲檢測硝酸鹽時活動與隱生狀態難以判斷的問題。在建立此模式的過程中，嘗試利用雷射與LED激發大生熊蟲自體螢光，與濾光片阻隔激發樣本後反射光效果，由於雷射與LED照射樣本後都是反射光，導致無法成功分析大生熊蟲自體螢光，本研究使用相機濾片、偏振片壓克力板，嘗試解決此問題，濾片結果以壓克力板阻擋激發光照射樣本後反射光效果最佳；目前利用倒立螢光顯微鏡確認大生熊蟲可利用活動與隱生狀態下自體螢光相對強度差異檢測硝酸鹽濃度，檢測範圍可在 0～312 mg/L NO3--N (R2=0.9016)。未來將探討大生熊蟲自體螢光激發機制，並探討哪些物質會影響自體螢光的表現，使檢測模式更加完善。

張拉整體結構是透過繩索等提供張力，讓堅固的結構在看似無支撐的狀態下維持懸浮與平衡，實驗中透過在尼龍繩上裝設彈簧，觀察平衡時張力大小，以及外力或移動中心支撐繩位置對於平衡和張力的影響，並嘗試將中心繩換成電磁吸盤，觀察維持平衡所需的電壓範圍。由實驗結果得知：1.平衡時每條繩子的張力大小，會受到結構重量以及質心位置影響；2.從側邊額外施力時結構會傾斜，以曲柄所在的側邊施力影響最小，平衡最穩定；3.移動中心繩會使支點改變，使中心繩靠近的繩子張力變大，整體結構傾斜；4.以電磁吸盤當中心繩時，提供足夠電壓(6V以上)可維持平衡；以上實驗結果可以做為張拉結構的繩索材質、結構設計以及可承受外力的參考。

本研究利用合成不同形狀TiO2/MnO2/ZnO，藉由改變接觸面積進而提升染料去除率。在初實驗中將9種金屬氧化物與甲基橙/亞甲藍/甲基紫反應，發現TiO2-甲基橙與MnO2-亞甲藍之組合有較好的去除能力。在改變反應溫度的實驗中，TiO2-甲基橙之去除率隨著溫度上升而降低，當中以25℃ 海膽形表現最佳，而在MnO2-亞甲藍的反應中，則以海膽形在25℃時表現最佳。最後改變染料溶液的pH值，發現TiO2海膽形在pH5.7時表現較佳，MnO2則是在低pH時有較高的去除率，推測該結果與顆粒零電荷點及染料pKa值相關。透過BET與PL分析，TiO2海膽形及MnO2海膽形有較佳的比表面積與氧化能力，故整體去除效果最佳。此外本實驗亦利用LC-MS驗證反應的確成功分解染料，且利用生物試驗證實處理後之溶液對生物毒性明顯降低。

馬拉高尼效應是流體力學中常見的現象，由於表面張力梯度力，使得不同種類或是不同溫度的液體間產生相對位移，從表面張力小的往表面張力大的方向移動。本研究想藉由此微小的表面張力梯度力作為仿水黽的小型水上機器人移動的動力來源。研究過程中以tinkercad軟體設計模型，盡可能減輕機體重量並利用3D列印技術列印機器人本體。再藉由滴出界面活性劑並控制滴出方向以產生特定方向的馬拉高尼流，作為整體的動力來源。研究過程中探討界面活性劑濃度與模型移動速度以及表面張力梯度力的大小之關聯，和模型管徑與模型運動型態的關聯。