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高中組

發現氧氣的消失

以石墨棒為電極電解水所得的氫氣和氧氣之體積比竟然高達 12:1 甚至更高,此結果與我們在課本的認知上有很大的差異,為此我們設計了本研究,深入研究影響氫氣和氧氣之體積比異常之各因素,包括電極是否受污染、電極種類、電極面積、電解質種類、濃度、電壓等等因素之影響。由這些廣泛的探討與產物性質之檢驗結果,也讓我們了解以石墨棒為電極電解Na2SO4(aq)、H2SO4(aq)為何嚴重偏離氫氣和氧氣之體積比2:1 之原因。此外;由本研究亦意外的發現以石墨棒為電極棒電解NaOH(aq)在低電壓電解(4V 以下) 得接近氫氣和氧氣之體積比2:1 之結果,然而當電壓上升至5V 以上時,電解所得之氫氣和氧氣之體積比急速增加至8:1 以上。 由本研究發現石墨棒中之不完全結晶碳成分在電解水的反應中可在陽極和電解質離子發生副反應,此副反應在Na2SO4(aq)、H2SO4(aq)有較低的啟動電壓(4V 甚至更低即可),而在NaOH(aq)則有較高的啟動電壓(約5V 以上),此外;我們亦由電解之產物分析推得各電解條件下所發生之反應。

逆向第一型轉形生長因子( Antisense TGF -α )基因的表現對人類肺癌細胞生長的影響

癌症的形成與細胞的不正常增殖相關,正常細胞因為細胞的增殖受到嚴密控制,所以不至於發生細胞無限制增殖的情況。以皮膚為例,即使一個細胞變成兩個,但依照程式,其中一個不久即會死滅。癌細胞則沒有此種程式,它們會成等比級數增殖下去,因此,病理學上把癌症定義為「失去自律性的增殖」。將正常細胞用培養皿培養時,若培養皿表面覆蓋一層細胞,增殖即會終止。又細胞互相接觸時,就會改變方向而排列在一定方向(接觸阻止現象),這是因為細胞膜經常做為控制增殖或運動的感應器,完成其正常任務的關係。但癌細胞則沒有此種控制功能,所以將無休止的增殖,甚至跨上鄰接的細胞,一再重疊。 而調控細胞增生現象的基因,根據目前所知已有上皮生長因子群( epidermal growth factor family ; EGF family )等,而第一型轉形生長因子( transforoing growth factor -α; TGF -α )即為其成員之一,此基因存在於正常細胞與轉形細胞( transforoed cell )中,具多重之功能,包括胚胎細胞遷移( migration )、細胞增殖 ( proliferation )、細胞分化( differentiation )及細胞外間質的形成等,是肺癌細胞株維持生長的一個極重要生長因子。人類的 TGF -α 基因位於第二對染色體的短臂上,基因全長約 100Kb 包含六個 exons 。而 TGF-α 基因轉錄之 mRNA 大小約4.8kb ;人類和 mouse 、 rat 之 TGF -α 膠基酸序列相同度( homology )達 90 %。 本實驗以人類扁平細胞癌細胞株( squamous cell carcinoma ce11 line ) H226 、及 H226 腦轉移細胞株 H226Br 為材料取 RNA 進行反轉錄聚合酵素連鎖反應( RT-PCR ) 所得 TGF-α cDNA 涇淘選純化( elution )後,再經載入質體,篩選純系(clone )做大量的複製,最後以限制酵素將 TGF-α 基因從質體中切出,構築反向( anti- sense ) TGF-α質體,因反向 TGF-α 基因能中和正常的 TGF-α基因,使其不能表現。希望將來能夠感染( transfect )至人類肺癌細胞株使降低其生長速率,讓基因治療研究有更進一步發展。

神奇的奈米光觸媒(TiO2)Magical Nano-Photocatalysts

近十幾年因為工業化後,河川及海洋常遭受工廠排放的廢水所污染,因此本實驗擬將奈米光觸媒照射紫外光後會產生氫氧自由基(OH‧)攻擊(氧化)有機物的特性應用於染整業廢水之脫色及曠化處理上。研究中採用染整業者常用的黑色偶氮性染料(Reactive Black 5)作為模擬染整業的廢水;光觸媒反應器中的奈米二氧化鈦(TiO2)光觸媒則採用台灣光觸媒公司所生產的光觸媒水溶液;照光方面則選用波長最接近可見光的UV-A(365nm)的燈管來模擬太陽光。實驗結果顯示在酸性環境下的處理效果較中性及鹼性佳,在pH=3 時,總有機碳(TOC)移除率可達到80%,且色度移除率接近100%。

凡走過必留下痕跡

在此作品”凡走過必留下痕跡”中,我們探討了任意三角形的重心G與其對各邊對稱所得到的三點G1,G2,G3形成的軌跡。使三角形二頂點固定,一頂點於單位圓上繞行,並探討重心G,G1,G2,G3這些點形成的軌跡。我們發現了許多有趣的性質,在這些軌跡中我們找出了近似於蚶線、心臟線、類似彎月等各種奇妙的現象,我們深感有趣,因此繼續深入探討下發現了許多有趣的結論。

臭氧滅菌效果之研究

在微生物實習課時,無菌室、無菌箱之滅菌,以紫外線、昇汞液及使用吹風式無菌操作台,總覺得不夠理想:如用紫外線減菌,則照射不到的地方就無法減榮;用昇汞液滅菌,它本身有劇毒,對操作人員亦不利,用吹風式無菌操作台,所吹的風有味道,且因有風在吹動,操作上往往造成不便。再則吾人日常使用自來水時,經常會聞到一股令人不快之氯臭;且我國之自來水至目前,均未達生飲標準,故引起我們對臭氧滅菌效果之研究興趣。

這邊高來那邊低 … 滲透壓之探討

在暑假時參加科學研習營,當中有一個有趣的雞蛋滲透壓實驗,當時引起我們濃厚的興趣,甚至互相比賽看誰的上升高度大。到高二上學期學了滲透壓這一單元,在老師的指導下,更清楚了滲透壓的理論基礎,可惜教科書上都找不到有關這方面的實驗,於是我們便興起了自己來研究的念頭。

真的「甲」不了----自製模組式微型化學裝置測定溶液中甲醇的含量

本實驗中除了由醇、醛、酸之性質與氧化還原反應的觀念,來探討甲醇與晶紅酸指示劑的呈色反應,並以簡單的器材自組微型化學反應模組光學裝置,試圖找到較簡易且準確性佳的方法來分析乙醇溶液中的甲醇含量,實驗結果顯示,甲醇在磷酸酸性條件下,先被高錳酸鉀氧化成甲酸,在加入晶紅酸亞硫酸試劑溶液時,甲酸先被還原成甲醛,而晶紅酸亞硫酸鈉指示劑具有選擇性,只會與甲醛反應可生成紫紅色產物;同時在以所自製之模組式微型化學反應裝置於飲用酒中甲醇偵測的應用中,對甲醇最低的偵測極限為 100ppm,低於 1000ppm 之安全容許值。分析結果誤差值在 10%以內。

新的星等測定法及哈雷彗星光度的探討

過去我們的老祖宗一向是忠實的天象觀測者,哈雷歷次回歸的蹤跡均被我們的老祖宗們詳實正確的記錄下來,就連現今有關彗星的研究工作,仍須用中國歷代來的資料加以驗證。由此,可證明中國古代天文學的優秀。 民國74~75年,哈雷彗星第30次回歸,在台灣掀起了一股天文熱潮,使一向冷門的天文學,似乎一下子熱絡起來了。然而在一股觀星熱潮之中,我們是否能夠為中國天文學盡一份心力呢? 由於我們本身對天文觀測頗有興趣,於是利用自己實際拍攝的照片加上國內的哈雷資料作興等測定、分析、研究來探討哈雷彗星第30次回歸的情況。

圓錐曲線的推廣

從圓錐曲線作圖出發,放寬條件產生新圖形並研究其性質。設圓O的半徑為a ,點F 坐標為(k , 0),Q在圓O上,R在 上滿足=t(t?R)〈其中FR 及FQ 表有向線段〉,若直線L過點R與 垂直並與交於點P ,當Q 在圓O上移動時,用極座標推導動點P 方程式, F 點在圓內,t=1/2 時為橢圓; F 點在圓外, t=1/2 時為雙曲線。稱F 點在圓內為E 型曲線為封閉曲線;稱F 點在圓外為H 型曲線為開放曲線。仿圓錐曲線令擬離心率e 為 k / a 。兩曲線e 值相同時有相似性, 以討論圖形。 旋轉直線L , 使過點R 與交於P , 用極座標推導動點P 方程式,當csco ≧時可為開放圖形,稱F 點在圓內為E' 型曲線,在圓外為H' 型曲線。 拋物線仿橢圓作法,將中垂線作圖改為t 比值,改變後圖形仍為拋物線,方程式為 (1-t)y2 - kx + (1-t)k2 = 0 。旋轉後, 拋物線變為雙曲線, 方程式為 (1-t)y2 + cotoxy - kx + (1-t)k2 = 0 。

金黃奈米銀性質探討及在纖維製作的應用

聚丙烯酸(PAA)是尿布中吸水成份,我們發現其—COOH能螯合水中Ag+,並在不添加其他還原劑的狀況下,成功地以照光或加熱方式製備出PAA-奈米銀粉末,而加熱方式僅需花費數十分鐘便能製得粒徑小且均一的奈米銀,大幅度縮短製程時間,深具環保與實用價值。製得PAA-奈米銀屬於固相粉末,我們發現0.1MNaOH(aq)及有機胺能有效將其溶解,而且有機胺溶解效果比NaOH(aq)更好。奈米銀溶液穩定性探討發現添加強電解質會造成奈米銀表面的電荷被減少,造成奈米銀粒子聚集,但添加非電解質醣類卻因其結構中具有-OH官能基及醛基能有效保護奈米銀,增加奈米銀溶液的穩定性。應用PAA-奈米銀溶液於抗菌纖維的製作,發現以添加方式將0.1MNaOH(aq)/PAA-奈米銀溶液加入於反應原料中製作耐綸纖維的方式最為合適。