第63屆--民國112年

「莫比烏斯環」是由德國數學家莫比烏斯和約翰．李斯丁在1858年發現的。將一般的紙環剪斷後，將其中一邊翻轉一次（翻轉180度）再黏合，會形成一種單面單邊體。本研究將從莫比烏斯環的結構及特性出發，並測試不同翻轉次數，以及不同的裁切方式所產生的影響。最後嘗試找出翻轉及裁切兩種變因不同時的規律，進一步推論在其他翻轉次數或是裁切方式所產生的結果。

阻轉異構現象是一個經常被忽略的手性來源，是軸(axial)受空間中的立體阻礙而緩慢旋轉，導致不同手性的構形產生。這種隨時間變化的手性對藥物格外重要，因為在生物系統中，雙分子的作用深受配體和受體影響，其手性差異可能導致截然不同的結果。因此，我們決定設計一系列實驗探討阻轉異構物，以兩種方法測量構形轉換的能量障礙。 首先，我們合成了擁有不同大小基團的吲哚衍生物，接著藉由1HNMR判斷是否有阻轉異構物產生，再以變溫NMR分析阻轉異構物，並利用公式計算軸(C-N鍵)旋轉的能量障礙。另一方面，我們透過QM Torsion Profile Calculations模擬目標物旋轉的能量變化，求出其旋轉的能量障礙理論值，最後再配合文獻中的相關數據，得到阻轉異構物之間相互轉換的週期。

利用手機app、三角函數及Google map做「北竿硬地馬拉松」賽道長度與坡度的測量，並利用Excel將高度與坡度數據做成折線圖，串接成影片讓跑者可以在遠距離就做到北竿硬地馬拉松的賽前準備。透過Google表單統計跑者對於「事先預知賽道高度與坡度」等訊息對比賽是否有幫助，以及跑者對北竿硬地馬拉松「最硬(最難)賽道」、「最IN(最喜歡)賽道」、「最有印象啦啦隊」前三名的排序。

本實驗以碳當量約4.3%的鑄鐵液，經球化處理，於不同等待時間下進行澆鑄，探討球化後等待時間對球墨鑄鐵球化率、石墨分佈及強硬度等機械性質之影響。 實驗過程以固定成份材質於球化桶進行球化處理後，分別等待5、10、15分鐘澆鑄至預先完成的鑄模中，待凝固冷卻後取出鑄件，並於切割及加工處理後進行各項實驗探討。 從實驗結果得知，球化反應10分鐘內澆鑄試片其球化率、強度硬度可達最佳值。極限強度達55.18kg/㎜2，為未球化試片之極限強度12.97kg/㎜2的4倍以上，等待時間超過10分鐘後強度與硬度隨著球化率有下降趨勢。但伸長率及降伏值都有倍數成長，而對硬度僅有少量提升。

多數人購房會要求生活空間的最大利用，其中樓梯間的置物櫃設計就是其中一例，本文是由置物櫃排列所發展的數學問題。 假設在樓梯下裝設矩形櫃子，並允許每行的櫃子最多只有兩種樣式：一種是該行的每個櫃子都是單位高度，另一種是該行最多只有一個超過單位高度的櫃子；而排列方式則是最高櫃子位於最下方且最底層的高度則是逐行高於或等於前一行的櫃子，我們將這樣的問題稱為「矩形堆疊」。 透過動手實作發現「矩形堆疊」與路徑數有關，於是建立與路徑的一一對應關係，並研究路徑問題。經由Jonah’s公式發展路徑問題後，再回來解決「矩形堆疊」問題；此外也研究變化不固定的路徑問題，對於特殊結構例如拋物線下「矩形堆疊」，都有不錯的結果。

我們在校園的花圃中發現蜘蛛的共織網，而且共織網上的蜘蛛通常是肩斑銀腹蛛，所以我們決定做一張模擬肩斑銀腹蛛的網，並另做仿生獵物，射向單個與多個仿肩斑銀腹蛛的平面網，最後進行比對。從實驗中，我們發現力道對仿生網的晃動幅度無太大的影響，仿生獵物的質量則會影響。在多個平面網的實驗當中，我們將仿生獵物射在第一個平面網，第二個連接著第一個網，但沒有直接接觸仿生獵物。而我們分析完數據後，發現第一個網的震動幅度大於第二個網。

本研究先根據功能原理與能量守恆定律，推算出四連桿機構中省力與費力的裝置，發現影響因素有桿長及搖桿角度，接著聚焦於桿長，尋找不同型態的長度範圍。以GGB為主，扣條為輔作為研究設備，將所有情況分為四桿相同、三桿相同及兩桿相同，運用基本原理找出形成機構的條件，再利用葛式判別法則推論構成葛氏機構與三搖桿時不等式的分界點，以及葛氏機構對應的型態，並將結論以樹狀圖呈現。 最後，在模擬投石器的實驗中，觀察到在特定從動桿長度下，彈簧拉力越大時，球的拋力大小與前一項的差距會有「遞減」、「持平」或「遞增」的現象，原因是主動桿做等角度圓周運動時，從動桿是做加速度運動，且這個現象可以在實驗中紀錄的球拋出之水平距離中看出來。

巴金森氏症是好發於老年人的退化性神經疾病，在高齡化的台灣社會，是未來急需重視的老年疾病。本實驗以秀麗隱桿線蟲為實驗對象，利用6-OHDA分別引發BZ555、NL5901、DA2123與N2品系之線蟲的神經退化，探討丁香樹皮萃取物 (Syringin) 作為治療巴金森氏症候選天然藥物的可能性。實驗結果顯示，Syringin能修復退化的多巴胺神經元，降低α-突觸核蛋白聚集、ROS含量與提升存活率，且能促進細胞自噬並改善運動行為。另一方面，透過pdr-1與Sir2.1基因缺陷的線蟲探討Syringin參與的訊息傳遞路徑，我們認為Syringin透過激活Sir2.1-PINK1-Parkin通路來促進自噬，恢復退化的多巴胺神經元，保護細胞不受6-OHDA的破壞。此結果能對後續治療此疾病提供可能的替代方案，解決未來台灣高齡化社會所面臨之老年人健康問題。

本研究利用海藻酸鈉和氯化鈣的交互作用，做出可分解的吸管，並改良一台吸管製造機。添加不同材料製作吸管，成功做出很像塑膠的海藻膠吸管，遇到酸鹼溶液會變色的紫高菜、蝶豆花吸管。影響吸管成形速度是氯化鈣的濃度和浸泡時間，以氯化鈣25%浸泡16分鐘最快，海藻膠的最佳比例為2%。製作吸管以沾取法10秒最快，做出來的吸管必須建立在支撐物上。腐化實驗以海藻膠紙吸管1.74g最好，因海藻膠薄膜分解較快，海藻膠吸管1.4g其次，吸管泡水實驗，因為水中沒有微生物，吸管不會被分解。吸管乾燥方式以除濕機效果較好，烘乾吸管的溫度以20度較不容易變形。使用UV光消毒，成功讓菌落數由45個降低成0個。成本估算上海藻膠吸管一枝約0.8元，使用沾取法更便宜。

擴展顯微鏡技術是以高分子化學與物理化學原理放大生物樣品的體積，相對地提高光學顯微鏡解析度至奈米等級。目前所使用的方法，無法有效標定細胞膜、胞器膜與脂質，且採用受質專一性低的蛋白酶K，易導致螢光訊號流失。為改善上述缺點，本研究先用酪氨醯胺訊號放大技術增加螢光強度，再用受質專一性高的胰蛋白酶以減少螢光訊號流失。因新方法使用酪氨醯胺和胰蛋白酶，簡稱為TT-ExM。實驗結果顯示此方法可更清楚標定細胞内多種生物大分子，如蛋白質及脂質，也適用於DNA染色。利用共軛焦顯微鏡即可進行超高解析度觀察，含各種微細的胞器、脂膜、和脂球結構，及染色體與粒線體DNA。本研究論文已投稿專業期刊審查。