第47屆--民國96年

『複製正方形－談最少步驟矩形方格化』本文由一個限制條件出發：『有一種電腦軟體只能複製 1×1 的正方形，試問要構造一個 13×13 的正方形方格至少需要複製幾次？』利用相同的限制條件再推廣至 N×N 正方形，以及延伸至 N×M 的矩形。從 N×N 正方形須複製 1×1 正方形的最少次數的解題過程與 N×M 長方形複製 1×1 正方形的最少次數的解法統合，最後回歸到題目將一個矩形方格化須複製幾次的正方形。

此次實驗的大綱流程分成三項，分別為 NP gene 的合成並做限制?切割；Tri-system vector的培養並做限制?切割以及兩者的 Ligase反應並在勝任細胞中大量合成已將 NP gene 轉殖入 Tri-system vector 的新質體。◎ NP gene： 1.設計R primer，利用PCR合成沒有Stop Codons的NP gene 2.跑膠確認並做膠純化步驟 3.用PstΙ切NP gene 4.跑膠確認並做膠純化步驟 5.即可得到NP gene-PstΙ◎Tri-system vector ： 1.用PstΙ切Tri-system vector 2.加入CIP防止vector自身ligase 3.跑膠確認並做膠純化步驟 4.即可得到Tri-system-PstΙ ◎Ligase反應： 1.將NP-PstΙ和Tri-system-PstΙ進行ligase反應 2將ligase後的質體DNA進行Chloroform純化 3.可使用自己製備的Competent Cell，或是利用商業用Competent Cell(XL-1-blue)使質體大量複製 4.挑起plate上有長出的一個菌落，用加有Amp的LB培養液培養 5.進行抽質體 6.用PstΙ做限制?切割 7.跑膠確認即可知Ligase反應有無成功

在現在的生活中，「抗氧化」一詞常出現在推廣某些蔬果的介紹上，就連食品或保健產品的廣告也常用「抗氧化」作為號召，我們想了解到底什麼是「抗氧化」，以及是否有必要花錢購買這些「抗氧化」產品。人體需要抗氧化是因為體內會產生自由基，自由基具有極強的活性，會攻擊周圍的細胞造成傷害，也會攻擊DNA造成基因的突變，或是與其他物質反應產生毒素，這就是所謂的「氧化」。我們利用硫酸亞鐵加雙氧水，模擬體內產生氫氧自由基的情況，在沒有加入抗氧化物的情況下，氫氧自由基會幫助雙氧水分解成水和氧氣。在加入一些易取得的蔬果汁後，大部分都能發揮抑制的作用，減少氧氣的產生，證明了這些蔬果能減少氫氧自由基對細胞的侵犯，達到「抗氧化」的作用。

古人所見的星空，和現在所見的星空都一樣嗎？我們以詩人劉方平所作之「月夜」為例，藉由詩句的剖析，再以天球的製作與模擬，找出符合詩意的星空可能時間，然後輔以月亮觀測器的製作與觀測，及日、月、地三者間的相對位置運行模擬，推論出月升月落的時間，並以此發掘符合詩意情境的更精確時間。最後，我們以星空模擬軟體（Cybersky3.3.1，Free）來驗證天球模擬的結果。

決定製作攀岩岩石後，我們先觀察岩石的結構是由沙粒凝結的，因此再找出保力膠作為黏結劑。從測試保力膠和硬化劑（「反應起始劑」，市面上大多稱為「硬化劑」，因此以下簡稱為「硬化劑」）的比例後，我們實驗了保力膠對強酸強鹼的抗腐蝕性及加保力膠後能否增加承載力。經過證實和我們的推測符合後，我們開始製作攀岩岩石，且做了攀岩岩牆的施工設計，希望能藉此研究，做出便宜又實用的攀岩岩壁，提供給學校同學作為健身與娛樂的設施，並且能推廣至都會型的學校，增加學校運動與遊戲的空間。

在學校上課時，偶爾傳來隱約的臭味，此時我們想瞭解這些臭味是什麼成份？依據所查的資料顯示，硫化氫是臭味主要來源之一。於是我們大家分頭收集資料，發現環保署網站上所公佈環境檢測標準方法是使用「甲烯藍比色法」(亞甲藍比色法)文獻二。我們依據環保署資料實驗，並自製設計「微型攜帶式化學儀器」，實際去偵測學校四周的空氣是否含有硫化氫，並配合LED燈、光敏電阻及三用電錶，可有效的檢測出硫化氫的存在。在自製微型化學儀器對硫化氫檢測分析結果誤差值在4%以內，偵測極限為0.03ppm。

國中「自然與生活科技」課程中關於植物物質的運輸，最常使用芹菜浸泡紅墨水觀察維管束的構造，我們想了解是否有更好的實驗設計，透過容易取得的染劑，搭配不同的材料，不斷的試驗，發現西洋芹是不錯的材料，即使沒有葉子也能在短短的 15 分鐘內運輸至頂端(約 15至 20 公分)，而色素溶液的濃度越高，維管束目測的效果越好，但顯微影像有顏色暈開的現象，最後以濃度 1.2％的色素溶液浸泡之西洋芹，以肉眼或顯微鏡觀察皆有良好效果；食用色素溶液對木質部有很明顯的染色作用，但對韌皮部染色效果卻不好，因此我們利用韌皮部的運輸光合作用養分的特性，改以 3％蔗糖溶液浸置西洋芹 30 分鐘，再火烤玻片標本，使糖焦化，終於使韌皮部現身。

腳踏車是一種非常環保的交通工具，因此我們從環保觀點著手研究，利用人力很方便能產生的動能，再利用動能轉換成電能發電。 本研究分成機械結構及電路迴路兩大部分。機械結構有自行設計的 ： 1. 不用下車的自主發電機構。 2. 回收煞車時的制動能量輔助發電機構。 均利用繩索的張力傳導力量，並利用槓桿原理對發電機（或稱磨電燈）施力，使其碰到車輪而轉動發電，同時利用彈簧回彈歸位。至於電路部份有簡單的整流、濾波、穩壓以保護電路，還有可以把能量儲存的充電電池。使得腳踏車也具有主動照明、警示的LED 燈，避免一些意外的發生，以保護騎士的安全。 同時實驗了施力大小對發電機轉速的影響、以及煞車輔助制動能力的大小、了解到能量不滅定律。並且實驗行車速度與發電的電壓、電流的關係，以及充放電實驗用以了解電池蓄電的效果。依據實驗結果反覆的驗證，改進機械結構與電路系統，以提高系統之效率與實用性。

本研究在探討塑膠食品容器之塑號意義，藉以提升塑膠食器使用之觀念。研究從問卷調查與收集食器方式建立初步認知，再從中挑選代表樣本，利用自製重壓及磨損工具、受熱裝置、水質測定器與水藻，探討其受力、受熱表現以及受時間與溫度的影響。研究發現：1.塑膠食器材質外形會影響其受重壓的強度與受磨損的硬度。2.塑膠塑號決定其燃燒特性；影響塑膠變形情形是烘烤大於水煮方式，且變形率與塑號塑形有關。3.時間與溫度都會影響塑膠之物理特性，尤其是長期冷凍與照光；而時間比溫度更會造成塑膠對水質與藻類的影響，尤其是長期受熱。研究結果呈現一份塑形密碼，提供大家在生活中適切使用塑膠食器；並可提供相關塑膠研究單位作深入之探討參考。

本研究是以屏東當地農作物甘蔗，壓榨後剩餘的蔗渣，當作吸附劑。去除實驗室常做的電化電池實驗所留下之Cu2+、Pb2+離子等廢液，利用白蔗渣與紅蔗渣，經管柱層析實驗結果證實，紅蔗渣、白蔗渣都可去除，而以去除Cu2+效果較好。再將紅、白蔗渣表面磺化改質修飾，作陽離子交換劑使用，同樣地分別對於含有Cu2+、Pb2+離子的廢液，作管柱層析去除效果更顯著，但結果顯示以去除Cu2+離子效果較明顯。實驗顯示以蔗渣或蔗渣磺化作為吸附劑基材不僅可行，且可將重金屬離子固定化不會造成廢液污染擴散。重要的是蔗渣隨手可得成本低，將蔗渣充分利用，達到環保兼備，化腐朽為神奇，改變蔗渣只作肥料等用途；大大提高其附加價值，同時也了解到大自然的污染是因化學所造成，所以相對地也要以化學方法來處理這些污染。