化學科

海水淡化是未來重要課題。本研究選擇易取得的生物炭源來製成生物炭，實驗發現鳳梨皮所製成的炭作為電容電極吸附水中氯化鈉具有發展潛力。 透過簡易比較吸附染料能力、吸附級數圖形等來選擇及決定生物炭的合成條件，實驗製作炭電極並以自製淡化裝置來吸附海水中的食鹽，同時以偵測氯離子變化的方式來定量單位時間每克炭電極的氯化鈉吸附量。實驗利用簡易電表探討了鹽水濃度與施加電壓對吸附過程時所造成的電解影響，另一方面，致力於優化文獻中偵測水中氯離子濃度的方法學並應用於本研究中。 實驗發現：未處理之鳳梨炭、酸洗處理合成之雞骨、龍蝦及椰子炭吸附氯化鈉具有良好的潛力，在適當的通電條件下，每克生物炭材之炭電容可吸附0.1~0.4克的氯化鈉。

以泰源肚臍柑皮作為材料，將其烘乾製成粉狀後高溫鍛燒製成生物碳。檢測Zeta電位可知生物碳表面帶負電，分別對吸附亞甲藍、結晶紫、甲基橙等有機染料的效果探討，發現生物碳對表面具有不同電性之染料有明顯差異，且在混合染料實驗中可知生物碳對表面帶正電的亞甲藍及結晶紫有很好的吸附效果，反之對表面具負電的甲基橙則無，推測靜電力為主要吸附原因。 從上述生物碳表面電極以及染料吸附實驗結果，設計使用生物碳吸附水楊酸實驗，且結果證實生物碳可吸附水楊酸，再進一步探討生物碳在不同濃度水楊酸溶液環境下對吸附比率的關係。 同時為了探討生物碳重複使用的效果也使用酒精作為脫附劑進行了脫附實驗，結果證實重複吸、脫附三次的生物碳，吸附率皆達70%以上。

本研究目的為探討Mg、Zn去除氧化層的條件，再與NaHCO3反應，探討反應情形。將Mg浸泡HCl後發現氧化層在1分鐘內即被清除，而且Mg的氧化層對反應速率影響不明顯；以不同溫度、濃度的NaHCO3與Mg反應，發現溫度越高氣體產量越少，推測是溫度升高時，Mg表面氧化層生成較快。比較Mg、Zn與NaHCO3的反應，氣體產生量皆以Mg較多。針對兩種金屬的反應皆計算找出為二級反應，再由速率常數分別算出其活化能。用EDTA測量 Mg2+莫耳數，發現與產生氣體莫耳數比值接近1，推測產生氣體可能只有H2，沒有CO2。將反應過後金屬表面黑色物質震盪到乙醇中，使用分光光度計掃描，確認為奈米級氧化鎂；反應後溶液放置一天過後出現了懸浮的白色物質，確認為MgCO3。

去年學姊用天然染料吸收3w鋁基板光照硝酸銀凝膠，使染料的電子躍遷至銀離子膠體上而還原出奈米銀變色膜。今年我們企圖將分散點狀的奈米銀成網狀格柵導電膜，為綠能的研發盡一點心力。 我們成功的改裝偵測光照面積受光的均勻度、縮小抽氣乾燥暗箱層架及空間、整合光照偵測系統至第三代，終於創新研發出可同步以Arduino C語言程式取代三用電錶偵測照光時導電膜的電阻變化與光敏電阻串接的1KΩ電阻電壓分壓變化。 由投影片、天然染液、硝酸銀溶液、白膠、棉紗網格至交錯纏繞難導電的金屬網等材料，成功的研發出由數MΩ降低百萬倍至10Ω左右電阻規格的奈米銀格柵導電膜，非常便宜又精細的製程，讓人人都能製備出導電膜成為可能。

蛋白凝膠富有彈性、保存性及營養，除了可食用也有多種加工特性，是肉製品中不可或缺的配料。若能控制凝膠的特性可使其更加貼和市場的需求以應用於乳化型肉製品或火鍋料等食品，故我們以此為出發點來研究不同變因對蛋白凝膠的影響。 實驗發現蛋白混合液的最終pH須12以上才會變性形成凝膠。加入金屬離子可減少帶負電的蛋白質分子間相互排斥的靜電力；+2與+3價之金屬陽離子與+1價離子相比，更能提供蛋白分子間更多的連結點來形成凝膠。蛋白液溫度實驗顯示溫度越高凝結越快但最大強度越弱。 另外，添加不同種類的醣對凝膠強度有不同程度的加強。最後，我們對凝膠成品進行烹煮加熱，烹煮溫度越高，成品強度便降得越低，甚至使凝膠結構快速崩解。

化療為癌症主要的治療方式，對正常細胞常造成副作用。為了讓化療藥對癌細胞具選擇性，利用希夫反應的原理，將核酸的醛基和二硫化物的一級胺形成共價鍵結，來設計本實驗。先用鹽酸讓核酸露出醛基，再和二硫化物的一級胺進行交聯。因為癌症細胞內的穀胱甘肽量高於正常細胞，可催化二硫化物的雙硫鍵，使其斷鍵，而釋放出裡面包覆的化療藥。搭配乳化反應，藥物載體在電子顯微鏡下為球型，粒徑是 55.89~115.7奈米，界面電位呈現負電。隨著 pH 值 3 往 10 變化，粒徑有變小和電位變更負的趨勢。載體在與兩種正常細胞共同培養後，呈現高存活率，顯示對生物體無毒。在模擬癌症的微酸環境中，二硫化物載體，相較於對照組，可釋放較多的化療藥。

上自然課時提到葉綠素使我們產生好奇，我們改進前人拍攝激發光譜的儀器開始做探究，結果成功組裝出讓激發光譜可直接拍攝的儀器，而不需長時間曝光 60 秒以上， 改良了研究上的方便性，我們以酒精萃取地瓜葉的葉綠素，透過臭氧氧化葉綠素與碘滴 定的方式，驗證葉綠素具有抗氧化力，並在所拍攝的穿透光譜與激發光譜中看到葉綠素 濃度與螢光強度的變化，發現葉綠素具有螢光自體吸收的現象，而使螢光強度並不見得濃度越高而螢光強度就越大。最後我們綜合穿透光譜、激發光譜及碘滴定的方式發現葉綠素遇到酸、鹼、加熱和照射紫外光時都會影響葉綠素螢光強度與抗氧化力強弱。 (相關單元：自然與生活科技，康軒版，5 上第二單元，植物世界面面觀)

本研究探討溶液顏色與色彩參數RGB 值關係，在測量裝置開發上:光源上採用平板螢幕發光，讓試管色彩數值均勻，也可調整入射光強度與種類。在容器上，以方試管改善圓試管的不均勻吸收。以五層(長)試管，驗證多層數、高濃度，對應RGB 值會規律下降。所設計的裝置與手機 colormeterapp方法，可即時、簡單地測量方框內色彩參數平均值。以上設計已成功提供有色化學反應研究。 以此新設計，研究6 種指示劑酸鹼變色，將指示劑分類，並找出分子結構與 RGB 值關係。也成功應用在化學反應速率測量上。這發展出的方法裝 置，能應用在生活上，藉由將色彩變化定量，來解決許多問題。

翠綠的皇宮菜葉所含葉綠素可以拿來發電，這引起我們興趣。本研究自行栽種皇宮菜，以它為自製綠電池的材料，且降低葉片選取上所形成誤差。首先，以伏打電池形式，嘗試找出有最佳發電效果的葉綠素萃取液，萃取方式上將葉子撕成1/2，乾燥後浸泡50％酒精，在暗箱中萃取出葉綠素；葉子則選擇光照足、成熟、綠色、無蟲害的來進行萃取；將葉綠素萃取液配製成75％，靜置後可以提升發電效益。研究最後發展自製出皇宮葉綠素電池和皇宮葉綠素果膠電池，各電池形式都可以讓LED燈發亮。自製葉綠素果膠具有成膜性、吸附性、溶解性和降光解等特性，讓葉綠素果膠膜比較好攜帶，延長葉綠素保存時間，避免被光解破壞，加水就能發電，增加電池應用性，和提高發電效益。

本研究結合奈米技術及生物醫學，創新以牛血清蛋白為載體，以一步法合成全新CuxFe3-xO4@BSA-IR780(CFO@BSA-IR780)多功奈米複合材料。材料鑑定由TEM、UV-Vis等儀器進行組成及性質分析。 材料中BSA賦予其優異水溶性；鐵離子有益在腫瘤觸發內源性H2O2產生活性極高的氫氧自由基，進行化學動力治療(CDT)。且光敏劑（IR780）讓材料呈紅色螢光，在近紅外光照射兼具光熱(PTT)與光動力治療(PDT)特性。 然而腫瘤內源性穀胱甘肽(GSH)過量會消除自由基，限制CDT/PDT效果。因此材料摻雜銅離子，藉氧化數變化增強療效。 後續更將CFO@BSA-IR780實際運用於细胞測試、螢光顯影與MRI檢測，確認低毒性、治療效果佳，並率先結合兩種診斷。成功發展具CDT、PDT、PTT及腫瘤顯影之多功奈米複合材料，以多種方式提升效率並降低傷害，提供醫學新興之藥物材料。