全國中小學科展

高中組

「剪」尾?「檢」尾?!—利用斑馬魚尾再生模式作為中草藥開發工具

醫療的發展與人類的生活密不可分,而中醫藥學更是中華文化博大精深的表現,但過去因中草藥多為複方,療效溫和緩慢,故相關活體藥物試驗常費時費力,故本研究希望利用再生力強、代謝快且擁有與人類相似基因的模式生物-斑馬魚,作為快速篩選開發新穎中草藥的工具,在不犧牲動物的情況下,探討中草藥是否對斑馬魚魚尾再生能力有所影響,以建立一套藥物開發的模式,為中草藥研究提供可實際運用的試驗方法。研究中我們首先探討溫度的高低是否會影響魚尾的再生,並作為實驗的基礎紀錄,再以腹腔注射中草藥進行測試,發現在常溫或低溫環境下,銀杏均能夠促進魚尾巴的再生。最後,實際應用以斑馬魚作為中草藥藥物開發工具之構想(如下圖),利用此模式檢測我們家鄉特產-金門一條根,實驗結果發現無論在常溫或低溫環境下,一條根均具有促進斑馬魚尾再生的現象,為一條根的醫療價值提供一個新的研究開發方向。

絲絲入扣─可發光高分子奈米纖維之探討

過量紫外線易引發皮膚病變。因此我們希望能找出較簡單的方法,使我們的材料不僅能吸收紫外光,更能轉換成可見光。我們以可發光高分子奈米纖維為素材並嘗試兩種方法。第一種方法為利用可發光之PFO/PFBT高分子混合PMMA製造發光纖維。並藉由添加特殊基團(BT)修飾高分子,使纖維可因能量轉移由放出藍光改為黃光。第二種方法為用聚乳酸混合聚集誘導發光特性(AIE)分子,並比較各配方。最後以HPS(AIE分子)與PLA 120 mg/mL溶於二氯甲烷:二甲基甲醯胺(7:3)製出的纖維最佳,且其能達到預期之光能轉換效果。總之,我們結合高分子聚合物、奈米科技與發光材料,製造可吸收紫外線之發光奈米纖維。未來可運用於面膜、有機分子檢測與抗紫外線衣物等方面,拓展可發光高分子奈米纖維的可能。

未來的「綠」趨勢—夢想中的「綠」建築

本研究係以水膠栽種法、生質能源、自動雨水灌溉系統等綠建材,應用於綠色建築上。首先水膠栽種法以甲殼素為原料合成水膠,以不同重量百分濃度的弱酸、不同重量的甲殼素作為變因。 為了降低溫室效應的影響,我們以水膠栽種法來種植植物。比較合成出數種濃度不同的水膠(加入少量磷酸鉀),發現每種水膠的吸水及飽水度有差異,藉此觀察水膠影響植物生長狀況。 搭配上最熱門的生質能源,研究太陽能發電等,與水膠栽種法和自動雨水灌溉系統。我們又比較各種建材的應用,包括建築物常見的水泥、花博遠東館的寶特瓶綠建材、竹子等,再進一步設計建築物,利用科學原理降低建築物本身的溫度。期待能打造接近零污染,且符合人類現今需求的夢想中的綠建築。

別鬧了,巴斯卡!

將高中課程所學到的巴斯卡三角形做點變化,原本以「1」為首、「+」為運算符號,現在則改成以「-1」或「ω 」為首、「×」為運算符號,新產生的三角形隱藏著某種規律性,為了更全面性的瞭解這種規律,使用電腦軟體套色繪出圖形。圖形本身具有明顯的遞迴關係,我們於是嘗試描述此種具規律性的模式;同時,我們也探討了所指定列中的某數字(如-1、ω 或ω2 )的個數,並以通式表示之;我們發現國外的研究報告都採用同餘觀點來看改變後的巴斯卡三角形,他們將巴斯卡三角形以某數為模的餘數記錄下,並探討這些餘數在圖形中的分布情形,這個觀點讓我們重新檢視第一個數放「-1」或「ω 」且運算符號為「×」的巴斯卡三角形,發現其實可看作是以「2」為模與以「3」為模的巴斯卡三角形,並探討任一列同類餘數的個數。最後,希望能以一個演算法或通式,算出所指定列與行的該數為何。

城堡保衛

我們試著尋找所需最小的城堡個數以看守整個a × b× c (a,b,c ? N) 的長方體。在a = b = c 及a = b 的結果,而在a = b > c 與a > b > c 情形下我們得到了上界,其中a = b > c 我們更發明了區塊分割法來快速求解,此外我們運用clique polynomial的x多項式來描述a ×b× c 城堡數刪去的過程中完全圖分佈的變化,直到最後求出clique polynomial只有常數項的解。

最漂亮的一桿

此作品描述以電腦程式模擬物體發生碰撞的情形,結合物理、數學並融於生活實例 ── 撞球,分成多個研究階段,分別解決理論及實際間的差異,最後發展成一個可預測完美球局的高手。分成各種實驗階段,加入變因,諸如滾動摩擦力、球質量、撞球力道、方向等,由淺入深的討論,研究球與球桌、球與球的碰撞,提出解決問題的方法與其所衍生之相關問題,並以程式表現其結果。從開球起,每一桿皆預測出桿力道、方向,除讓球入洞外,母球並能移動到下一桿最有利之位置,一一將其他球打進,完成一個最漂亮的球局。

利用微量天平測定氣體分子量

國中物理課木中.論及彈性物體在彈性限度內受外力作用發生形變,當外力除去後,由於彈力(即應力)之作用,會恢復原狀,但一般教師及學生皆無法充分了解應力及其作用情況。暑假師大進修,理學院恰有一塵封多年,世銀貸款所採購之反射式偏光彈儀,自己對攝影本有興趣,也有多年的拍攝經驗,講得教授同意,以參與此項實驗,期能經由偏光拍攝、分析、了解物體所受應力的大小及方向。且光測彈性力學目前已是航空工程、機械及土木工程上的一項重要的研究領域,可經由光的特性來觀看結構物體機械產品的強度、瑕疵、變形、外形及表面的磨損,且經由偏光攝得相片之彩色條紋,十分迷人,更吸引我作此實驗之樂趣。

速率越大阻力就越大嗎? ─ 流體阻力的探討

當我在書上看到「汽車在行駛時,當風速達某一限度,再增加速度反使阻力減小」時不禁覺得驚訝,因為我一直以為速率越大阻力就越大,於是我開始了以下的實驗。

甩掉地球的油污 -- 機油汙染之復育

機油一直是環境中常見且難以解決的污染問題之一。為了尋找是否有方法能加快清除機油污染,我們搜集數種坊間傳說具有去油污能力的天然物,先將其浸泡於機油中作前處理,再加入自機油污染處分離出具分解機油能力之土壤菌(分別為Gordoniaspp.及Ochrobactrum spp.),藉由測量菌液的O.D 值以推測機油分解菌分解機油的效率。實驗結果顯示,經黃豆渣處理的機油,能使機油分解菌在相同時間內大量繁殖,提高機油分解的速率。另外,我們將分解後的機油淋在剛萌芽的綠豆上,與未經分解的機油比較,發現分解後的機油能降低對綠豆的毒性。因此我們認為在生物復育的過程中,可以先將黃豆渣灑於機油污染處,再加入機油分解菌,以縮短復育的時間並提高分解效率。

你可以再靠近一點-數位影像縮放之研究

本專題嘗試以程式處理數位影像的縮放,藉由縮放演算法及相關影像處理的研究與設計,期望能將縮放後的影像,維持一定的品質。若此技術能有所突破,相信未來數位影像的使用,應能更加的普及低廉。