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佳作

探討地衣內酵母菌的存在及與內生真菌的互動關係

本研究旨在探討地衣內酵母菌的存在及與內生真菌的互動關係。首先將採集地衣樣本分類並進行酵母菌培養,從柵欄石蕊(Cladonia parasitica)培養出酵母菌並以其進行研究。我們發現酵母菌在Cladonia parasitica中分布於其主要葉狀體(Primary thallus),並由鑑種得知其為釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。我們亦培養柵欄石蕊等地衣的內生真菌(endolichenic fungi)並鑑種得知柵欄石蕊有Trichoderma afroharzianum、Trichoderma pubescens、Trichoderma simmonsii、Trichoderma reesei等木黴屬內生真菌。亦透過對峙實驗得知釀酒酵母在攝氏10~30度間,無論有無其他菌源下,均能促進Trichoderma simmonsii成長並抑制Trichoderma afroharzianum及Trichoderma pubescens,推測地衣中的酵母菌具有平衡內生真菌,並具有發展為生物農藥的潛力。

以綠色合成有機金屬框架MIL-101(Fe)並探討其在皮膚保健應用領域的潛力

近年來,人們每年丟棄的寶特瓶數量遠超過被回收的數量。塑膠汙染影響了每一個生態系統,所以寶特瓶回收利用是一個巨大的挑戰。因此,本研究以寶特瓶材料-聚對苯二甲酸乙二酯(PET,Poly(ethylbenzene-1,4-dicarboxylate))作為有機金屬框架(MOF, metalorganicframework)中有機框架的連接,並將MOF合成中常用的有毒溶劑-二甲基甲醯胺(DMF,Dimethylformamide)替換為純水,除了能對環境友善外,更提供了資源重複利用的途徑。另一方面,本研究以PET進行一鍋化的方法來合成具高度生物相容性的MOF材料-MIL101(Fe)(MIL,Materials of Institute Lavoisier),並應用於近年來蓬勃發展的皮膚性生醫產品,以細胞毒性試驗、抗氧化試驗、抗菌能力、及選擇性吸附測試來證明其有作為皮膚性生醫材料的潛力,以及擔載皮膚保養藥物維生素E 來評估其作為保養品載體的能力。

「視」不可擋

本研究旨透過「三視圖」的認識與研究,利用「貼盒法」進行其反向思考,找到多生三視圖的種類與樣式、規律性及積木塊的極值,並推廣到4×4×4的方塊,甚至n×n×n。最後由顏色、數字的介入,使三視圖產生獨一性,並加以延伸其概念,發展出「數獨積木」的玩法。 在研究「三視圖」的過程發現到前視圖與右視圖的視角交會處的個數≤(前視圖視角個數∩右視圖視角個數)就會產生多生三視圖,極值也會隨著三同圖或二同圖等,規律有所變化。過程中不僅助於培養學生觀察能力、空間想像能力、形象思維能力和幾何直觀能力,對於發展空間概念,更是有一定增強作用,希冀透過我們發明的「數獨積木」可以讓這些概念更能夠被大家廣泛接受。

大珠小珠落鋁盤——探討三重萊頓佛羅斯特效應之液珠碰撞

本實驗利用自製的鋁板加熱,觀察不同條件下(液珠體積、液珠質量、鋁板溫度),水珠的萊頓佛羅斯特效應。我們找到了水、乙醇、乙酸乙酯的萊頓佛羅斯特點,依序為200℃、125℃、120℃。並且發現水珠體積和直徑立方成正比關係、恢復係數和水珠質量成反比關係、直徑立方與溫差乘積與液珠吸收熱能成正比關係。

頂刮刮-智能刮水車之探究

本研究主要探討如何製作出一臺智能刮水車,透過自製的車體連接刮刀,使用拉伸彈簧連接刮刀與車體,提供路面高低時的緩衝,與刮水時的拉力。經過實驗證明,使用雨刷搭配1 kg的彈簧拉力可以將積水刮開621公分,透過自製積水感測器,可以感測車輛是否通過積水,感測器安裝在刮刀前方,能有效的了解刮刀內是否有還有積水,搭配刮刀升降系統,在有積水時放下刮刀,在車輛行駛時刮刀上升,將刮刀摩擦力影響降到最小。透過電子羅盤定位籃球場的方位角度,自動修正刮水車前進偏移的問題,搭配量測車輛速率後,配合換算距離的方式,讓刮水車順利實現在籃球場上來回刮水的功能。

荷花葉菊花影-側面疏水性水紋與光學折射現象探討

本研究主要探討疏水性較大植物葉片在水中形成的水紋與葉片影子之關聯,探討不同植物、水深高低、光線方位與角度、水紋類型、水紋對光線偏移角度及水紋曲率半徑與影子變化之關聯。透過各種實驗,我們發現能明顯觀察出水紋的植物為主要影響影子變化的因素,因此我們近一步觀察了水生植物的水紋,並發現疏水性為此研究中的關鍵原理。當疏水性植物具有不規則的割痕時,由兩方葉片產生的疏水性水紋會相互交疊,使水紋更加明顯且邊際線較長,進而影響光線折射角度,影子內凹情形最為明顯。我們也計算了水生植物水紋的曲率半徑,但計算結果與實際水紋誤差較大,因此我們推論水紋可能為非線性疊加,導致計算結果與實際水紋不符。

移探究竟―關於數列前移的探討

本研究針對2022IMO的第一題進行探討,即將兩種相同數量,不同材質的球排成一列,選中其中一個位置的球並將該球與其旁邊相同材質的球移至最左,找到特定的球數與選球方式,使得無論如何排列,皆能在移動後使最左的n顆球皆為相同材質。我們發現只要數列在進行操作時格數持續減少,即可達成條件。因此,我們先找到無法在進行操作時使格數持續減少的情況後,再證明其他情況皆可使格數持續減少,就可以求得解。在發現此規律後,我們針對原題進行推廣,例如將球的種類數推廣至m種、各類球的數量不同、多排數列並列……等情況。

禾本科產製酒精效率之研究

本篇研究是比較釀酒酵母在象草汁、紅甘蔗汁和白甘蔗汁酒精發酵時產製酒精的效率。結果顯示,植物汁液的成分和特性會影響酵母菌的發酵效率和產物。紅甘蔗汁和白甘蔗汁中的其他微生物對酵母菌的影響會隨時間增加而增強,pH值也會影響酵母菌的活性。不論是否在無氧環境,象草汁中的酵母菌產製酒精的效率最好,並且在象草汁中的酒精被氧化的情形比在紅白甘蔗汁中來的小。因此,將釀酒酵母放入象草汁中進行酒精發酵是取得酒精的最佳方法。本篇研究的禾本科植物中,象草是相當適合作為生質能源的材料。

環環相切——三角形中的多「圓」宇宙

本篇主要在探討三角形內多圓連續相切的幾何問題,並將狀況依序分為二、三、四圓,其中完整分析出正三角形及等腰三角形的分割線段長比,而任意三角形則於坐標化後才討論。過程中為更進一步探討任意數量分割圓的性質,我們將三角形其中一頂點置於原點上觀察,以此發現並證明了所有圓心會共同一條拋物線、雙曲線之漸近線通過分割點且垂直底邊、存在公切圓且此圓會過三角形頂點等幾何性質。 此外為求分割點坐標,我們利用內切圓的相關性質得出兩迭代公式,以此解決了原題的一般化情形,而在延伸討論中,我們探討了分別與雙邊及單邊相切的圓,前者為文獻中的「馬爾法蒂問題」,後者我們則是分析「分割中心」的存在性及其所在位置。

「保水力」水得,解植物的「渴」--探討茶菌膜應用於土壤保水劑之成效

在全球面臨極端氣候影響的背景下,提高用水效率和選擇環境友善的土壤添加物已成重要議題。我們進行了一系列實驗,旨在找出具有最佳含水量和保水力的茶菌膜種類,並將其混入原生土壤中,種植空心菜以進行評估。研究結果顯示,在培養了四週的綠茶菌膜細目1.5×2mm的土壤中,保水力表現較佳。與市售的保水劑聚丙烯酸相比,添加了2%的乾燥綠茶菌膜細目的土壤種植空心菜效果更好,同時對土壤健康和環境保護更友善。這項研究結果提供了一種潛在的環境友善的土壤保水解決方案,可幫助果農在全球極端氣候變遷下提高用水效率並減少對化學保水劑的依賴。