第49屆--民國98年

本研究在於探討不同的力作用於一點，當力成平衡狀態時，不同力的大小與力之間的角度關係，以及施力點至力平衡點的距離總和，並深入探究此一力平衡點的特殊意義與應用。將三條繩子的一端綁在一起，另一端則往平面上三角形Ａ、Ｂ、Ｃ三個定點方向上施力，調整三股力大小以及三角形三個邊長，觀察三股力成平衡狀時，任兩力之間的角度關係，以及此力平衡點到Ａ、Ｂ、Ｃ三頂點之距離跟這三股力大小的關係。並將研究結果加以設計成一個實用的工具－「小心定位儀」。

在以下所提到的泡膜，皆只討論由相同液體所構成，且泡泡以不同大小兩兩接合。當泡泡互相接合時，因為表面張力與泡泡內外壓力差的關係，會慢慢移動至最穩定的狀態，我們由兩個泡泡結合時的Plateau結構理論，嘗試去推論三個泡泡相接達穩定時的結構公式，發現此結構公式符合孟氏定理的圖形，再由這個理論架構去推導四個泡泡相接情形達穩定後的結構之公式，發現也符合孟氏定理，再延伸討論n個泡泡時的可能狀態。

描述未來時空的科幻電影中，人類從來不帶鑰匙、卡片等額外提供機器辨識身分的工具，只要站在門前，機器就會很智慧的反應出是誰要進入，然後決定是否讓行。這種系統是透過在人類身上一些天生的特徵作為鑰匙，例如：臉、指紋、視網膜、腦波等。本次研究就是要實作用「人臉」來開門的「人臉門禁系統」。其實其他公司已有已量產化的人臉門禁系統，但是卻不普及，其中很大的原因就是「造價不斐」。但是其實此系統需要的設備很簡單，如果能大大降低此系統的造價，可以普及的裝設此系統在許多地方。這次科展所開發的系統經過測試之後，數據顯示辨識成功率最高有96.43%。算是一個還不錯的數據，而且造價降低許多，說不定以後出門不用帶鑰匙不再是個夢。

金黃色葡萄球菌是生活中常見的病原菌之一，因其抗藥性日益嚴重，是大家所熟知的超級細菌。 目前醫院對此菌的檢測方式，從培養到獲得結果大約需要兩天，對許多感染此菌的重症患者是無法接受的醫療時間延誤。 有鑑於此，本研究利用創新的適體、光電及奈米技術發展一個可以快速偵檢金黃色葡萄球菌的系統。 適體為具有與抗體同樣分子辨識功能的寡核酸。我們利用DNA 適體篩選技術，獲得能夠專一地辨識金黃色葡萄球菌的適體序列，進一步發展高敏感度細菌檢測系統，並測得靈敏度近個位數的金黃色葡萄球菌。本研究亦結合奈米金與共振光散射原理，以簡便的二極體雷射與偵測裝置，可快速判定檢測樣品中是否有金黃色葡萄球菌，大大縮短檢驗所需的時間。

近年來，光化學的技術廣泛的運用在我們的日常生活當中，但針對無機物方面的去除效果以及進一步的機制研判似乎較少被探討，因此本研究挑了課本中常見的重金屬汙染物'鉻'做為我們去除探討的對象。一般光催化反應主要依賴耗能的紫外光提供能量來激發光觸媒產生光生電子電洞。本研究主要係利用太陽光，在控制水溶液不同起始pH值、光照強度及添加不同電洞補捉劑下，討論比較誘發兩種光觸媒(ZnO, TiO2)與Cr(VI)間之光催化反應之效果及其可能之反應機制，再以固相及液相分析推論出其中可能機制。結果顯示，pH值的變化影響TiO2比較顯著，太陽光強度越強效果越好，電洞捕捉劑以Na2-EDTA幫助效果最顯著，ZnO可吸附之Cr多於TiO2，ZnO於反應過程中會酸腐蝕溶出升高水溶液pH值。

顯微鏡、望遠鏡、相機等所使用的每個光學玻璃透鏡，只有固定的焦距，無法靠單一透鏡做到倍率的改變，必須靠拉長或縮短多個透鏡之間的距離。因此鏡頭的長度、系統的體積、和成本上都不是最佳的選擇。我進行可改變倍率透鏡之研究，將傳統光學玻璃透鏡改為高彈性薄膜和高折射率液體所組成的液體透鏡，透過控制透鏡內層的液體填充量，可讓彈性膜有不同的表面曲度，形成具多重倍率的液體透鏡。在這個研究中，我進行許多研究工作，包括透鏡的設計、彈性膜和填充液的特性研究、填充液改變量的影響分析及調整方法、透鏡相關理論、透鏡教學教具、非接觸式測距等，完成了可變倍率透鏡，在物理的透鏡成像教學和生物觀察，以及實際應用上，都提供很多的幫助。

海口溝出現兩種不同的彈塗魚，一為小彈塗魚（俗稱泥猴），一為大彈塗魚（俗稱花跳），彈塗魚能在水面上或泥地上活躍的彈跳，我們測量小彈塗魚在陸地上一跳的長度，約為身長的1.3 倍至2 倍，並研究出彈塗魚適合生長的棲地環境與泥地的泥濘程度及食物性有關，漲潮時小彈塗魚隨著潮線活動，大彈塗魚則躲於淺水的洞穴中。彈塗魚在水面下的洞穴口會有一灘黑色的泥沙，泥地上的洞穴口則呈「爪」字形痕跡。洞穴有二個出入口，一為主要出入口，一為暢通水流和空氣，洞穴形狀呈「Ｙ」型，作用有交配、孵育及家庭的功能。我們拍攝彈塗魚張開背鰭，大跳求偶舞以吸引母魚入洞交配的景象，針對彈塗魚喜好的顏色做了實驗，發現藍色能吸引較多的彈塗魚。

聚丙烯酸(PAA)是尿布中吸水成份，若被隨地丟棄勢必對環境造成污染。分析其結構，由於存在對重金屬離子具螯合作用的羧基，因此，可用於捕捉重金屬離子，作為偵測污水離子的利器。另外，若將螯合的銀離子以化學還原法製成奈米銀，將可應用於抗菌。本研究結果有：(1)PAA對Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ag等離子具有明顯螯合效果。(2)螯合反應：PAA＋Mn＋←→ [PAA-M]n－x＋xH＋，其可利用濃鹽酸使其再生。(3)螯合能力以Fe3+最強，Zn2+(Mn2+)較弱。(4)螯合離子的最小極限為10-3(M)，我們採樣的廢水有重金屬污染，推測濃度大於10－3(M)。(5)成功將螯合的Ag＋製成奈米銀，為金黃色，屬於球形銀，甲醛濃度愈高，奈米粒徑愈小。(6)奈米銀與銀離子在抗菌上的確有明顯效果，平均粒徑小，抗菌效果越強。

本研究主要在探討降雨、河流本身特性及河道阻塞對洪水造成溢堤的速度及溢堤範圍的影響。根據研究結果，較快造成溢堤的情況為：流量大、河長短、河?小、岸高低、坡度大、阻塞程度大；與水量多寡、水流時間長短無關，符合實驗前的預測。而溢堤範圍較大的情況為：流量小、河長短、岸高高、坡度小、阻塞程度大；和水量多寡、水流時間長短無關。而曲流彎曲度大者，較易溢堤，且多在轉彎處的外側發生。透過觀察水流流動情形，發現河流溢堤範圍大小與河水向下沖力的大小有關。

從小學到大學，幾乎所有老師都使用板書方式進行上課，當老師使用粉筆書寫及使用板擦擦拭時，老師及坐在前幾排同學會發現有一些白色粉筆灰會掉落在自己身上，輪到當值日生時就得每節下課去打板擦，而打板擦時粉筆灰又到處飛揚，到底應該如何改善呢？這是師生最為關切的問題，我們將板擦和吸塵器的功能結合，製作出吸塵式板擦，輕巧不需插電，具環保又實用，擦拭方便，可以邊擦邊將粉筆灰帶走，減少師生吸入懸浮的粉筆灰，藉以改善教室的空氣品質，讓師生有清新良好的教室環境。