第62屆--民國111年

本研究探討各種多邊形經由切割重組正方形，求取最少刀數。研究發現：一、長方形邊長比1：4^n時，最少n刀切割重組成正方形，為 1：m2(4n＜m2<4n+1)時，最少n+1刀，介於1：4^n 、1：4^(n+1)間最少n+2刀；二、三角形中，等腰直角三角形只需1刀切割，正三角形為3刀，在相同的底與高比時，銳角三角形和鈍角三角形會比直角三角形和等腰三角形多1刀；三、平行四邊形影響最少刀數是底與底延伸長度比；四、梯形的上底+下底比高相同時，不規則梯形比等腰梯形、直角梯形的最少刀數多1刀；五、正多邊形中，正五邊形最少5刀；正六邊形為4刀；正七邊形為9刀；正八邊形為4刀；六、正方形連塊中，使用長方形切割法，三連塊最少刀數為2刀，六連塊為2刀，七連塊為3刀。

由於COVID-19的影響改變了整個社會形態，依據世界衛生組織報告，COVID-19主要傳播的路徑為空氣傳染等，故空氣污染對健康和生存造成巨大而可怕的影響。為強化環境空氣品質確保健康，本研究建立主動式靜電綠牆，其可依據空間大小需求和空氣污染物種類，調整模組尺寸和植栽種類，透過靜電吸附污染物質達到淨化空氣、美化環境。 本研究分別在不同情境 (高溫高濕、高溫低濕、低溫高濕和低溫低濕)下，分析探討污染物去除率。其主動式靜電綠牆可移除二氧化碳 0~38%，並可移除懸浮微粒 5~11%和細懸浮微粒 4~15%，另移除甲醛的去除率 55~93%、化學污染物 52~94%。

在「幾何明珠」一書中提到拿破崙定理及逆拿破崙定理。本研究透過數學繪圖軟體 GeoGebra作圖，嘗試以逆拿破崙定理找出正多邊形的可能初始多邊形，接著歸納其性質，並確認只有符合該性質的初始多邊形，才能夠透過「拿破崙法」得到原本的拿破崙正多邊形。 我們先從三邊形及四邊形開始，接著推廣至正多邊形，並分成奇、偶數邊進行討論，最終希望盡可能透過實際的量測來證明初始多邊形的特性，並得到初始多邊形性質的通論。

「附壁作用」是指流體遇到障礙物（例如氣球），流體會沿著障礙物曲面流動的現象，並產生推往流體方向的作用力(氣球的舞動，2021)。於是採邊想邊實驗邊修改的模式來探究氣流附壁作用。研究結果發現： 一、 氣流經過正角柱體時，會沿其側面流動且其底面邊數愈多愈明顯。 二、 氣流流經直圓柱體時，會分為兩股附壁在兩側運動，到了另一端時再匯集成一股往前進。 三、 氣流經過球體所產生的附壁作用，能使球體穩定飄浮，並帶動球體產生偏移。 四、 氣流會從側面有斜度葉片沙漏型圓柱體的縫隙中流出，且附壁在曲面上形成一直環繞的現象。 將氣流一直環繞的特性運用於日常生活上，或許可設計出便利於生活的科技產品。

本研究以選擇適當的魚種，來探討氣味、光色、群體行動、水溫、不同溶液和音頻對魚行動力的影響。我們發現，讓魚持續走在一個同樣的路線，會成為他們短暫的記憶；和大肚魚相比，螢光魚及金魚靈敏許多；飼料比保麗龍味道重，魚的反應也較顯著；在光色測試中，魚在藍色光遊得較快；魚活動雖然以群體為優先，且螢光魚的隊形都維持在一直線上，一起到終點，但是單獨一隻魚行動所費時間最少；雖然水溫度在20°C〜35°C所花時間平均最短，但是15°C〜20°C所費時間卻是逐次縮短；酒精對於魚活動力大幅提升。而食鹽則無太大的影響；聲波能使魚的速度大幅提升；魚的記性並不短，只要走過，也會有印象且游得越來越快。

本研究之目的是以智慧型雲端監控孵蛋裝置，以取代目前市面上看到的孵蛋器。市面上孵蛋器大多分為兩種，第一種是當溫度未達到所需的設定值時，就持續通電加熱到達設定值後再斷電，這種控制方法非常簡單，但缺點就是溫度的變動量也隨之變大。第二種則是透過精密溫度控制的設備，來達到我們所要求的溫溼度，這樣的控制方法雖然穩定，缺點則是需要高額的花費。 因此，本次研究的方向是設計穩定且易於控制的孵蛋裝置。此作品運用PID控制理論結合ESP32雙核心，配合利用第一核心進行PID控制、第二核心進行連線狀態的監控以及資料的傳輸，並且運用APP應用程式來操控孵蛋裝置。實驗結果證實，此研究能以精準、誤差小、穩定度高和便利性來達到我們的目的。

本研究以水稻細胞生產新冠病毒（SARS-CoV-2）的棘蛋白（Spike protein），證明植物表現系統生產疫苗次單位蛋白的潛力。病毒棘蛋白可與人類細胞表面的血管收縮素轉化酶2（ACE2 ）結合進而感染宿主細胞，因此重組棘蛋白可發展為次單位疫苗。我們將棘蛋白的受體結合結構域（Receptor Binding Domain; RBD）基因序列，經過水稻密碼子最佳化（Rice codon Optimized）後藉由專一性基因編輯技術CRISPR-Cas9轉殖進入植物水稻基因組α-澱粉酶（α-Amylase）序列中的第一段內含子（Intron 1），使RBD能與α-Amylase共表現並分泌至細胞外。再利用水稻MYBS2缺陷株特性，使轉RBD基因癒傷組織在糖缺乏誘導（Sugar starvation）下大量表現並分泌RBD蛋白至培養基中，最終藉快篩檢驗RBD是否被正確表現且具有抗原性，進而證明以植物細胞大量生產可供作疫苗來源RBD蛋白的潛力。

本研究結合奈米技術及生物醫學，創新以牛血清蛋白為載體，以一步法合成全新CuxFe3-xO4@BSA-IR780(CFO@BSA-IR780)多功奈米複合材料。材料鑑定由TEM、UV-Vis等儀器進行組成及性質分析。 材料中BSA賦予其優異水溶性；鐵離子有益在腫瘤觸發內源性H2O2產生活性極高的氫氧自由基，進行化學動力治療(CDT)。且光敏劑（IR780）讓材料呈紅色螢光，在近紅外光照射兼具光熱(PTT)與光動力治療(PDT)特性。 然而腫瘤內源性穀胱甘肽(GSH)過量會消除自由基，限制CDT/PDT效果。因此材料摻雜銅離子，藉氧化數變化增強療效。 後續更將CFO@BSA-IR780實際運用於细胞測試、螢光顯影與MRI檢測，確認低毒性、治療效果佳，並率先結合兩種診斷。成功發展具CDT、PDT、PTT及腫瘤顯影之多功奈米複合材料，以多種方式提升效率並降低傷害，提供醫學新興之藥物材料。

一個連通圖其結構中若沒有包含任何的圈，則將此圖稱為樹狀圖（tree）。若樹狀圖T的頂點v滿足d(v)=1，則 即為 的『葉子點（leaf）』。將一個樹狀圖中以一筆不間斷經過最多頂點的路徑，稱為『主幹』，若此樹狀圖滿足所有的leaf皆與主幹上的點相連，則特別將此樹狀圖稱為『毛毛蟲圖（caterpillar）』。本文的研究是對於有n個頂點，k個leaf的毛毛蟲圖，在不同構的情況下，探討各類毛毛蟲圖的結構變化、對偶關係，在數量上建立遞迴關係、探討組合意義以及相關的應用。

準備科展題目時，搜尋到紙片離心機，該設備利用旋轉紙張圓盤達到高速的分離效果，以此裝置協助非洲疾病盛行地區進行血液離心及分析。 以紙片離心機為主題，實驗設計探討紙張材質，尺寸及重量；線的材質及長度；孔的數量及距離，採取不同方式組合測量紙張圓盤轉速，實驗結果以西卡紙為材質，半徑4或5公分，重量約10.0公克，孔的數量為2或3孔，孔距1.0公分，轉速較高效果較好。 西卡紙裁剪後規格無法一致，決定採3D列印製作出圓盤，以手動方式轉動毛細管吸入之不同澱粉或鴨趾草混合液，進行離心分離及分析。 實驗結果顯示，3D列印圓盤高速轉動後可將混合液中固相與液相分離，未來希望可以比較3D列印圓盤結合毛細管，在分析化學上進行更廣泛的應用。