全國中小學科展

第65屆--民國114年

「鏽」除「碳」魔力~探究粉鏽銅的光催化作用

本研究探討以粉筆灰、鐵鏽、及銅粉的混燒物製成粉鏽銅光觸媒,成功運用於二氧化碳的還原、抑菌、及分解有機物。首先探討粉筆灰、鐵鏽、銅粉的最佳混和比例條件,將粉鏽銅光觸媒塗佈在玻璃片上,進行光催化功能試驗。研究中,利用高壓釜及微波爐進行鍛燒,使用自製簡易工具,用於光催化降解、抑菌、二氧化碳還原、透光度等測量。結果顯示,以粉筆灰3公克、鐵鏽1公克、及銅粉1公克比例燒成的光觸媒,於紫外燈365nm照射3小時有較佳的光催化效果;將蛋白質降解最多,較能抑菌,及吸附二氧化碳轉為醇類。每天將粉鏽銅在365nm紫外光照射3小時,其光催化效率可維持至少七天。研究顯示,粉鏽銅確實有效降解有機物、抑菌,還原二氧化碳效果。

載有6-MP鉑金雙金載體用於肝癌細胞株化學光動力熱治療之評估

肝臟病變為一重要健康議題,前人研究使用6-MP(6-Mercaptopurine) 治療肝癌,於治療後5天開始復發。本研究開發藥物載體光動力系統,PtAu Ps–NIR(鉑金雙金顆粒-近紅外線)載藥物,持續於肝癌細胞四周釋放藥物,照射近紅外線殺死肝癌細胞,強化光動力系統抗癌效能。研究據顯示,PtAu Ps照射近紅外線10分鐘之後,溫度上升7.4℃。相較於對照組, PtAu Ps使肝癌細胞株(Huh-6)死亡率提升近80% ; PtAu Ps + NIR 使肝癌細胞株(Huh-6)死亡率提升近90%。本研究提供肝癌醫療一個有潛力新型化學光動力熱治療法。

點糞成金—堆肥蚯蚓糞菌促進農作物生長能力之分析研究

本研究從三種堆肥蚯蚓(歐洲紅蚯蚓、印度藍蚯蚓、非洲夜蚯蚓)的糞土中分離出7株可促進油菜、番茄、草莓生長,並具有協助農作物抗逆境潛力的微生物。菌種鑑定後發現分屬於Glutamicibacter或Arthrobacter、Lelliottia、Pseudoxanthomonas、Bacillus或Priestia、Lysinibacillus等屬。菌株大多具備可分泌生長素、胞外多醣,固氮,分解果膠、纖維素、木質素,可耐鹽,耐高溫能力,我們認為這些糞菌未來將可運用於農業上,減少化肥使用,並減緩氣候變遷對農作物造成的傷害。

最強大腦-我的AI學院

本研究開發AI-RAG智能輔助Moodle次世代學習系統,跨領域結合AI技術與SDGs教育,提升學生提問能力、反思能力及自主學習效能。隨著新課綱強調核心素養導向,學生自主學習與批判思考能力成為關鍵,但教師在繁忙課程中融入SDGs仍具挑戰。AI技術為此提供新契機,本研究透過RAG技術開發智慧學習平台整合Moodle系統,提供即時回饋與學習分析,輔助學生提問與反思,將AI平台導入中學課程分為AI實驗組和GC對照組,比較自主學習效能、反思等能力的成長變化,研究結果顯示實驗組學習成效顯著提升。因此,未來將優化AI回應品質、提升自主學習機制並強化平台資源管理,以進一步完善系統功能。

鏡下心來

本研究從探討平面上任點對任意三角形所鏡射出之三角形的心,與原三角形的心是否具有關聯性開始。鏡射三角形即是平面上任一點分別對三角形的三邊延長直線做鏡射後,所得到三點形成的三角形。在特定情況下,鏡射三角形的心與原三角形的心之間有所關聯。之後進一步觀察不同點對固定角度之三角形作出之鏡射三角形的各個心之間的關係,以及這些鏡射點的連線與原點連線間的關係,也利用固定角度之三角形所推出的規律,繼續探究任意角度的三角形的各個心,與鏡射三角形的心之間的關聯。

綠葉薯光─利用番薯葉綠體偵測皮膚受損程度

紫外光會造成皮膚組織結構受損,臨床上常藉由分析皮膚通透性變化評估其損傷程度,但檢測成本相當昂貴。本研究利用葉綠體能滲入受損皮膚內的特性,以伍氏燈之紫外光激發番薯葉葉綠體螢光,研發一套安全又低成本的創新性檢測方法。此研究發現,照射陽光與紫外光美甲燈,都會增加葉綠體穿透表皮的數量,防曬乳能減緩通透情形。人體檢測發現,皮膚對於紫外光的傷害有迅速修復的能力。然而,長期曝曬產生的曬斑部位,通透性明顯高於周邊皮膚,是不可回復的損傷,因此應避免累積性的紫外光傷害。研究成果顯示,我們所提出的檢測方法能有效評估皮膚損傷程度,為臨床上開發簡易皮膚檢測方法提供嶄新概念。

「精」天能不能在「E」起! 四苯基乙烯單分子受環糊精包覆型式及其錯合物之聚集誘導放光性質研究

本研究聚焦於α−,β−,γ−環糊精對原始四苯基乙烯分子進行主客體錯合之聚集誘導放光現象研究,探討不同環糊精在水溶液中對四苯基乙烯之包覆效果進而觀察水溶液及固體狀態下之螢光性質變化,結合螢光顯微鏡、紫外可見光、螢光及核磁共振光譜技術量測與分子模擬方式來深入探討環糊精與四苯基乙烯之間錯合與放光關係。實驗結果顯示γ−環糊精對四苯基乙烯分子具有最佳的錯合包覆效果,兩者間透過 1:2比例方式為最可能模式,同時錯合物具有雙重激發放光性質 (分別放射藍光與綠光,激發波長分別為 330-380與450-490nm)。

應用接近感應器與3D模型設計降低磁浮列車之供電延遲並使其自主傾斜

本研究旨在設計一套中長程列車可使用的磁浮系統。目前,成功的磁浮列車無線供電系統都是於大範圍內進行供電,這會導致許多電力的浪費,縮小範圍必須要感測是否需要供電,目前能做到的,主要是手機的無線充電器。然而,其從接觸負載到真正開始供電,過程大約需要1.2秒。所以本次實驗的首要目標就是製作一套能在5ms內進行供電的距離感應式供電系統。 中長程列車多數包含不同車種,而這些車種的行駛速度各不相同,導致列車需要在過彎時調整不同的傾斜角度,以確保乘客受到最小的離心力影響。因此,本研究的第二個目標是製作一套能自主傾斜的磁浮系統,並設計一款App,使我們能透過Esp32調整列車四角的磁力,進而控制傾斜。

以粒子濾波法計算b值於地震預測之應用

近年來台灣西南部地震頻繁,本研究即探討台灣西南部地震活動,除了驗證該區地震芮氏規模與頻率符合古騰堡-芮克特定律(Gutenberg-Ritcher Law),也探討定律中b值變化與大地震之關聯。研究對象以台灣西南部區域內1973.01.01~2025.01.31之地震數據,採用最大概似法及粒子濾波器(Particle Filter) 處理時間序列,計算各區b值,並推估各區芮氏規模(𝑀𝐿) > 4.5之地震發生機率(P值),結合斷層分布與地質特性,分析地震風險。結果顯示,大規模地震前b值呈下降趨勢,震後則逐步回升,顯示b值變化趨勢與樣態具有作為地震前兆的參考價值;透過b值計算出的芮氏規模(𝑀𝐿) > 4.5之地震發生機率,亦可捕捉地震活動趨勢。本研究發現b值及其所計算的P值可作為短期地震風險指標,未來可進一步應用於地震預警與防災評估。

浪浪準備好了:AI配對不NG

近年來流浪犬攻擊野生動物已對環境生態造成威脅,改善流浪犬認養現況勢在必行。本研究開發一套多模態AI快速評估與媒合平台,整合聲音、動作與圖片資料進行分析。系統流程包含:建立多模態資料庫、 以梅爾頻譜與 DeepLabCut 擷取動作特徵、分別訓練CNN 聲音模型(準確率71%)與LSTM行為模型(62%),最後再以整合評估模型進行友善度與敏感度等量化指標評分;接著透過串接雲端介面,可自動輸出認養評估報告並即時給出媒合建議。研究首度將多模態深度學習導入流浪犬情緒評估並串接領養流程,期望透過科技減少棄養、降低流浪犬對野生動物的威脅,並促進人犬共融。