化學科

本研究在開發一種新的原料合成螢光碳奈米點，以台東的特產荖葉當作碳源，研究此碳奈米點在不同條件下的穩定性和螢光特性，進而探討未來的應用。 我們將荖葉烘乾磨成粉以水熱法進行碳化，進一步純化後，合成水溶性螢光碳奈米點，碳奈米點在紫外光下放出藍色螢光，相對螢光量子產率約為5.4%。在不同條件下檢測環境對碳奈米點螢光的影響時，我們發現在0到1.0 M的NaCl水溶液、紫外光照射50分鐘、pH 2.0～12.0間，碳奈米點皆有良好的穩定性，其螢光強度沒有明顯的變化。將此碳奈米點與各類金屬離子混合後，只有汞離子會造成碳奈米點的螢光強度下降，經調整或許可以開發出對汞離子有選擇性之碳奈米點。未來可應用此碳點的螢光特性作防偽辨識、生物顯影等功能。

本研究源自新聞報導高油、高鹽、高糖等食品三高對身體不好。因而，我們進行了一連串的實驗，探討這個問題。 研究結果發現： 一、吸油面紙及燃燒法，均可檢測油含量；且洋芋片都是下層比上層多油。 二、市售的糖度計不測糖，鹽度計不測鹽~檢測的是溶液總濃度。 三、旋光儀，隨著糖的濃度增加，偏轉角度增加，而且鹽水不具偏光效果。 四、檢測糖鹽混合水溶液時，旋光儀的旋光偏轉角度，隨著糖濃度增加；而鹽的濃度增加時，旋光儀不受鹽濃度增加而影響。 五、方糖顆數增加時，旋光儀的旋光偏轉角度，都隨著濃度增加而偏轉角度增加。 六、利用糖的旋光偏轉角度轉換成方糖數，較容易了解食用一整份食品的總糖量。 七、鹹的食品，利用旋光儀檢測後全部均含糖。

現代各國重視環保，醇類燃料電池因此崛起，而其中最為安全的乙醇燃料電池使用之Pt金屬觸媒容易受中間產物毒化降低穩定性，因此Pt與其他金屬形成合金觸媒之相關課題具極高的研究價值。 本研究主要針對鉑錫合金觸媒的結構進行探討，選用內核—外殼型奈米鉑錫合金粒子與無特定結構結合（Random-Alloy）之鉑錫合金進行比較，經由電化學圖表分析後，得到油相法合成內核—外殼型鉑錫金屬觸媒的標準流程。經過乙醇氧化反應的循環伏安法及其他分析測量方法比較後，發現本研究製成之內核—外殼鉑錫金屬觸媒，可以有效使乙醇在較低電位開始反應、提升乙醇氧化之反應活性及維持較長時間的穩定度，可應用於乙醇燃料電池之陽極。

以蛋白質的親水性和疏水性為基礎，以電泳來觀察結果。起初，我們試著找出最佳的蛋白質觀察濃度，發現使用的蛋白質本身已經具有雙硫鍵，利用蛋白質會附著在PVDF(聚偏二氟乙烯)膜上的特性，我們嘗試去除可以打斷雙硫鍵的DTT(二硫蘇糖醇)分子。利用SDS(十二烷基硫酸鈉聚丙烯醯胺凝膠電泳)把蛋白質從PVDF上取下時， 我們觀察到可以利用疏水性強度來競爭蛋白質的結合。我們轉向利用不同碳數來分類蛋白質，使蛋白質和含碳基質利用疏水性作用力保持在弱結合的狀態，此處我們用 4 碳和 8 碳漂珠來當代表，再利用水溶性小分子和特定蛋白質結合，結合後的小分子蛋白質共體和含碳基質的作用力下降，共體就會溶離釋出。此實驗對於尋找會和特定糖類結合的蛋白能有效的提供資訊。

本實驗始於好奇的想法，我們因為想知道怎麼檢測DNA產生很大的興趣，若把非極性物質加入電泳基中，分子分離的效果是否會更明顯？以此想法作整個實驗的主體開始研究。然而，過程中遭遇許多挫折，我們找不到可以支持的相關資料，所以在實驗的建立上須嘗試自己解決問題。從數據上分析，不管是洋菜膠還是蛋白質電泳，加入六個碳數的物質（葡萄糖）後，小分子分離效果更優異，所以在進行電泳分離物質時，加入葡萄糖能使分離的效果更明顯。我們也發現此效果有一定的限度，加入16~18個碳的物質（PEG 400），結果和預期不同，雖然我們無法精準測出不同物質的最佳碳數，但我們證明了兩點 1. 加入非極性物質能使電泳效果更佳 2. 使用非極性物質的碳數有一定的上限。

本研究自組光學檢測儀器，探討甜菜紅與銅鉛離子的作用特性，用於評估含甜菜紅蔬果與銅鉛接觸之食品安全，及應用於銅鉛離子檢測的開發。研究中先測試自組儀器的穩定度，尋找不同色光測定甜菜紅靈敏度及適用濃度範圍，以光譜強度的消退探討銅鉛離子與甜菜紅的作用及不同酸鹼值的影響。研究發現銅鉛離子均會消退甜菜紅的光譜強度，因此在銅鉛接觸下，甜菜紅將有食安的疑慮。研究也發現，在pH 10甜菜紅與銅鉛離子具有穩定作用關係，銅離子在濃度4×10-5M以下有線性關係，偵測極限為0.095ppm；鉛離子在濃度2×10-5M 以下有線性關係，偵測極限為0.25 ppm。因此，利用甜菜紅的光譜強度，有潛力開發為銅、鉛離子的檢測方法。

配合家鄉「養水種電」與學校「綠色能源」特色課程，並結合家鄉的特產「蓮霧」做為研究主題。利用蓮霧葉來製作葉綠素電池不但可以研製無汙染的能源，還可以減少農夫露天焚燒蓮霧葉的問題。希望能實驗出讓蓮霧葉綠素電池有較高電流、電壓數據的方式，並以環保少汙染的製作過程，讓蓮霧葉綠素電池可以運用在日常生活。 研究結論如下： 一、 蓮霧葉中葉(成熟度為1~3個月)所萃取的葉綠素液有較強的電流和電壓，酸鹼度的數據也比較低(pH值約4)。 二、 根據實驗數據，葉綠素液「溫度越高」、「酸鹼度越低(酸)」、「太陽光越強」、「電極接觸面積越大」是影響「電流」強度的重要因素。 三、 蓮霧葉綠素電池較其他葉綠素液材料(蔬菜、雜草)有較好的發電效果。

本研究以還原力檢測法—DPPH自由基清除力、普魯士藍生成量，探討手搖飲常用添加物是否會破壞茶湯抗氧化因子。我們將添加物分成三類：醣類(果糖、蔗糖、蜂蜜、黑糖)、豆奶類(牛奶、豆漿)、鹽類(食鹽、檸檬汁、醋、小蘇打、海藻酸鈉)，結果顯示大部分醣類、豆奶類及海藻酸鈉(爆爆珠主成分)具有降低兒茶素、咖啡因及茶胺酸的抗氧化能力。進一步推論，醣類會阻礙抗氧化物與自由基的結合，而蜂蜜的另類成分(多酚、黃酮類)則提升抗氧化力；酪蛋白、大豆蛋白易與抗氧化物鍵結而削減抗氧化力；鹽類解離時得失電子應可抗氧化，然而海藻酸鈉的多醣體又可能造成氧化的角力。因此，建議未來盡量避免添加醣類、豆奶類與爆爆珠於茶飲。

水溶液的化學反應通常具有許多型態，如氧化還原、酸鹼中和等。利用搖晃產生的化學反應，如藍瓶反應，雖可利用搖晃，使空氣中氧氣溶解產生氧化還原反應，但無法控制搖晃的頻率。本實驗裝置可用振動強化水中的化學反應，讓溶液內同時存在不同顏色的氧化還原態、酸鹼值的非平衡狀態並具可再現性。 驅動液體振盪可控制氣體(如O2和CO2)在水中的溶解，在溶液中產生不同的化學模式(如氧化還原態或酸鹼值之差異)，藉由向氣液界面持續供應能量來控制溶液中的化學反應，讓溶液的表面呈現特定的圖案，將溶液狀態分離成具特定圖案的反應模態。 實驗中觀測不同共振模態時，所對應的特定頻率與駐波圖案，找出使溶液達成共振的決定因素和條件，進一步探討其應用。

3D列印技術在近幾年來快速興起，然而在應用及研發的過程中，往往會產生大量的PLA廢材。PLA是一種熱塑性塑膠，聚乳酸。為了嘗試解決廢材問題，我們意外在加熱測試中發現PLA具有形狀記憶的效果，也就是PLA遇熱後會軟化得以塑形，當它冷卻變硬後，再放回熱水，竟然會回到原來的初始狀態！ 為此，我們進一步設計實驗，了解溫度、厚度、顏色對PLA形變效果的影響，並意外發現只要利用「溫度、時間」加以定型，就能任意更改PLA作品原有的形狀記憶效果，重新載入新記憶。有了這些新發現與技術，我們利用溫度將3D帶入4D，增加了3D列印的應用與價值。同時，我們也嘗試進行PLA改質的測試，發現以皆為聚脂類的PCL混合效果較佳。