高中組

研究中主要是利用簡易的化學反應製造出含金粒子的磁性奈米粒，能應用在生醫、環保等多種領域，故此高反應性的磁性奈米金粒未來發展潛力無窮。 根據 分別改變 Fe2+和 AuCl4− 的莫耳數比、加氨水前的反應時間、等比例下反應濃度等變因，製成最佳型態的磁性奈米粒。並將產物浸泡於帶氫硫鍵的p-Nitrothiol Phenol( PNTP )中，再以拉曼光譜儀測試磁性奈米粒外層金粒子所鍵結的PNTP 含量，比較出可參與反應的金粒子數；實驗後發現固定四氯金(Ⅲ)酸濃度時，硫酸亞鐵溶液濃度越高，平均產量愈大，但含金量下降；而 Fe2+和 AuCl4− 的莫耳數比固定時，反應的濃度會影響磁性奈米粒的型態；加氨水前反應時間愈長，平均產量變動不大，但含金量先上升後下降。

我對螞蟻的興趣並沒有因去年“工蟻制衡論”的提出而結束，仍有許多問題，如：螞蟻的肢體語言如何解讀？如何證實螞蟻週期行為的存在？怎樣正確計算螞蟻族群的大小？螞蟻型態上的總體特徵為何？……好多好多問題，都有待進一步的研究，再加上“工蟻制衡論”並不完整，要做若干的修正，這些正是我研究的動機。 好奇心及求知慾，使我不得不繼續第六年的螞蟻研究，也許，第七年、第八年……或更長更久的時間，我都會做下去。

在此作品中，我們探討一些三角形、四邊形乃至四面體的鑲嵌問題(意指內切或內接幾何圖形)，主要成果如下。給定一三角形，我們指定跟它內接的三角形的形狀，而證出內接指定形狀三角形的「外、重、垂、內、旁」諸心之軌跡皆為線段，且能用尺規作出這些三角形之最小者。相對地，給定四面體並選取其某一面，我們證出「有一面平行於此面並內接於此四面體」的正四面體的重心軌跡為四次平面曲線，並求出諸正四面體邊長最小值。其次，我們導出四邊形的內切橢圓所形成的(廣義)Gergonne點的軌跡是圓錐曲線的一部分，並利用平行截線分解出三角形的內切橢圓中心軌跡及Gergonne點軌跡之幾何結構。最後，我們以連續變動的平行平面來截一四面體，套用前述結果，可看出和此四面體相切的橢圓之中心軌跡及Gergonne點軌跡的一些幾何結構。

為了了解有關蛋白質在溶液中沉澱的現象，我們研究了這幾個因素對牛奶沉澱的影響：1.pH 值、2.不同鹽類溶液、3.不同牛奶濃度、4.奈米黏土存在時。發現牛奶本身是酸鹼，且大部分的蛋白質等電點在pH=5.9。同族離子，隨著電荷密度的上升，達等電點所需的離子濃度就越低。同行離子，尚須再考慮水合能的效應。對同離子而言，牛奶濃度越高，所需的離子濃度越低。但若牛奶濃度越高，沉澱與溶液的顏色非常不分明，故牛奶濃度不可太高。筆者所用的濃度是5%和10%的牛奶溶液。奈米級黏土與蛋白質的反應機構主要是經由離子吸附來達成凝集沉澱的目的,發現奈米黏土的電離子吸附效率比一般的離子要高出好幾百倍,只要10~30ppm 就可以達到凝集沉澱的效果。筆者以顯微鏡看奈米黏土作用的現象，證機構的正確性。展望將成果應用在工業膠體廢水處理。

在物理實驗 “彈簧的實驗”中可發現彈簧具有相當多有趣的性質。其中一性質為:當它被垂直掛吊時，會分布的疏密不均。本文將探討彈簧於水平面上，一端固定於旋轉中心，繞中心之垂直軸轉動時的彈簧伸長量及分布，找出相關的變因並觀察之。變因包括加於尾端的質量、彈簧性質、旋轉角速率…等等。 最後結論所提出的除了可以很直覺地預料的性質(如: 轉速愈快，彈簧伸長量愈大)以外，本文歸納出彈簧之分布曲線之數學行式，更探討了彈簧之理論無限延伸條件、彈簧分布與各變因的關係等等不為人知的現象。

本文籍由人工智慧理論中的模糊理論方法，設計出一套對DNA序列的分類方式，並做生物數值理論分析，再以雜交過後的拖鞋蘭當作樣本，進行生物試驗檢定。 在此我們以不同原生種的拖鞋蘭分別作為學習樣本，再以雜交之後的雜交種拖鞋蘭來檢視，是否我們的方法具有實際臨床實驗的正確性及價值，本方法主要以人工智慧中的模糊理論來進行，將所有胺基酸序列進行分類，在量化分析之前必須先將電泳儀分析出非ATCG的字元做前置處理，然後利用歐式距離，來對雜交種的胺基酸資料進行檢核，發現可以分辨出相互的親緣關係，驗證了有效提高植物DNA種屬鑑定分類的正確性。

本研究以孟宗竹、苦竹及麻竹三種竹材，經微觀實驗得知350℃(一次碳化)前脫出物以水及竹醋液為主，由滴定試驗測得一次碳化之竹炭水pH=7.69 小於市售竹炭水(pH=8.30)\r ；因BET(54.7㎡/g) 較小，使每克竹炭除氯量僅有0.001克 ，且焰色試驗不明顯，故進行二次碳化750℃(1)。麻竹含水率低(14.3%) 但結構鬆散(0.22g/cm3)\r ；苦竹雖結構緻密(0.43g/cm3) 但含水率高(30.1%) ，兩者體積收縮率大(25.13%及23.11%) ，皆不適合燒製竹炭；孟宗竹含水率較低(10.7%)\r 、體積收縮率小(19.29%) 、結構緻密(0.42g/cm3) ，可得較佳之竹炭。由焰色試驗及原子吸收光譜測試結果證實竹炭水中含有Ca2+、Na+、K+ 等離子，但Ca2+與Na+顏色相近，因此先以Na2C2O4\r 使Ca2+沉澱，再進行焰色試驗以確定Ca2+存在。由HCl 滴定試驗得知二次碳化之竹炭水pH=9.60且BET為195.2㎡/g，使得除氯量較大(0.021克)，因此得知竹炭不但可放出鹼性鹽類，也可吸附Cl-，使pH值上升；由一次及二次碳化後之竹炭外表長寬變化推知，一次碳化屬纖維間空隙，表面積較小；二次碳化屬纖維內斷裂，表面積較大，這可由表面積\r 測試結果(54.7㎡/g,195.2㎡/g) 得到驗證。

在學校科研營的教材中，有一個題目，其內容相當:「在一列格子中，放入黑棋與白棋。規定白棋不可連續放置，而黑棋不受此限，請問共有幾種可能的排列方式?」此題之答案，基本上就是鼎鼎大名的費伯那契數列(Fibonacci Sequence)，因此我們用此規則，而把一列格子橧加為m列n行，用來探討它的規律及關係。

寵物的口腔能成功培養出人類幽門螺旋桿菌。感染比例高低：貓＞狗＞鳥＞馬＞雞。活性高低：狗＞貓＞馬＞鳥＞雞。貓的幽門螺旋桿菌會造成胃上皮細胞數量大量減少，狗的幽門螺旋桿菌會造成胃上皮細胞貼附性下降，細胞容易懸浮而造成死亡。不同人種的感染比例，由高到低：阿美族＞客家人＞閩南人＞外省人＞滿州人。阿美族口腔中感染胃幽門螺旋桿菌的比例高達48％。不同性別與口腔感染率沒有正相關。飲用益生菌與單寧酸飲料能有效抑制胃幽門螺旋桿菌的生長。口腔樣本中幽門螺旋桿菌的活性均大於糞便樣本。顯示口腔為一適合幽門螺旋桿菌存活的環境。所有篩檢出口腔中有幽門螺旋桿菌的患者，均飼養寵物。我們推論：人類胃潰瘍的高盛行率的重要原因來自於寵物傳播模式。

為了保持牛肉肉品色澤鮮豔，往往會添加CO，CO對於牛肉中肌紅蛋白有很強的結合力，在冷凍下可保持數個月的鮮紅色澤且不易脫去。我們嘗試各種醇、酸、鹼、鹽類找出萃取肌紅蛋白的最佳條件，並由光譜圖發現：肌紅蛋白內部的鐵二價離子易與CO氣體形成強鍵結，造成肌紅蛋白的吸收光譜產生位移，因此可用以檢驗牛肉中是否含有CO。為了進一步得知CO添加的含量，我們利用不同的氧化劑及還原劑測試含CO之牛肉，並偵測其光譜變化情形。結果發現：低亞硫酸鈉可以區分有無添加CO的牛肉，並能有效計算CO含量。為了使偵測方法更為簡易，我們利用硫酸有效分離CO與肌紅蛋白，並配合自製的電化學CO偵測器，直接檢測出CO氣體濃度及含量，以偵測市售牛肉是否添加CO氣體。