第一名

傳統藍染，染個深藍的布，要反覆浸染洗個二、三十次才行，而每一次的洗滌，都是藍水對環境的污染！ 我們設計的鑑色儀，光敏電阻吸光儀使各色光照射比色管溶液，讓光敏電阻感光後，測量串接的電阻分電壓大小，可製作檢量線定量染液濃度；染布鑑色儀則是以GY-33顏色感測器校正後，測出同區塊面積的色布RGB值，再以線上顏色代碼轉換工具，轉換成HSB 值來分析染布顏色。 我們創新研究出藍染水車的動力機構，不僅可比較出不同水位、負載物的氧化還原轉速，也成功的加入順逆轉軸之動力輪替，解決長巾藍染不易的問題。 非接觸式的光遮斷感測器精準量測水車運轉時間、簡單比較增加風速或溫度可加速氧化之定色等，讓精準快速的藍染文化成為可能。

本研究透過親手磨製岩石薄片及數據化的礦物比例資料，探討觀音火山熔岩的差異與其分化關係。根據相關前人研究得知觀音火山經過五次噴發，共有七種不同的火山岩，比對地質圖於各地層分佈區域尋找新的出露地點共17處，進行田野調查記錄與空拍、採集標本，並磨製岩石薄片共14片，進行岩相觀察與礦物面積比例計算。 本研究觀察到觀音山熔岩有漸變關係，從普通輝石橄欖石玄武岩→普通輝石玄武岩→普通輝石安山岩→兩輝石安山岩→紫蘇輝石安山岩→黑雲母角閃石安山岩，符合鮑氏反應序列。並依據新的田野調查資料，修正觀音山圖資；建立火山噴發歷程模擬動畫；製作立體地形模型以瞭解地質地貌關係，皆可做為日後觀音山地球科學教育的參考。

紅茶菇為酵母屬、醋桿菌科和乳桿菌屬等五類微生物的共生物（Symbiotic Culture of Bacteria and Yeast）。菌膜為醋酸菌代謝產物其吸水性極高但培養結束後棄之可惜，研究者嘗試找出菌膜增厚方法和應用價值，建議培養時將菌液、菌膜並用最好，以100ml紅茶、60ml 接種菌液、9g菌膜與20g糖配製成培養液加蓋在25-29°C環境微幅震動培養最佳。果汁以西瓜培養液菌膜最厚但較紅茶培養減少30%。菌膜平均吸收水重量約為本身的2.65倍，透過電子顯微鏡一探菌膜的層次結構，探討結構與厚度關係中發現厚菌膜更能保濕。應用乾菌膜吸墨後適合替代印台內的海綿。另外自製菌膜面膜貼合率較不織布面膜高出32%，脫去醋酸的乾菌膜面膜易保存，溼的菌膜面膜可在土壤中分解相較於不織布面膜更具實用與環保價值。

此研究是以實驗方式，驗證理論模擬中指出水漂在不同入水模式下，攻角為20度時皆可產生最佳的彈跳效果。因此我以壓克力板作為模擬水漂的模型，設計了以下四組操作變因，分別是入水攻角、水的流速、水漂邊界形狀以及不同粗糙程度的接觸面，透過Tracker分析壓克力板的質心彈跳高度及運動軌跡，再利用Excel、SciDAVis分析數據，找出其中的運動相關性。最後透過座標轉換，可以利用這些實驗來分析打水漂的運動行為，成功發現攻角在20度時有最佳的彈跳效果，並以此結論來優化打水漂的運動行為。

近年來「碳中和」是全人類追求的目標，本研究利用非貴金屬(鐵、鈷、鎳)離子形成前驅物為2-甲基咪唑配體的沸石咪唑骨架和前驅物為雙氰胺、葡萄糖反應物的類石墨相氮化碳，再鍛燒生成可導電的催化劑，將上述兩系列的催化劑分別搭配使用氣液分隔的氣體擴散電極進行電解還原CO2，再由氣相層析儀分析產物並計算法拉第效率。目前合成出的鎳金屬類石墨相氮化碳催化劑(Ni SACs@NC)最佳，在電位-0.52V時，高選擇性生成CO，其法拉第效率高達99%，而目前已有成熟工業製程能將CO轉成合成氣，再製造許多具經濟價值的有機產物，所以我們開發的新環境工程，找到一條碳循環的新路徑，有助於加速達成「碳中和」，為人類永續發展做貢獻。

研究探討溪水塑膠微粒污染來源並提出解決方法。研究發現大窠坑溪上游的塑膠微粒數量低於下游，可能與人口密度有關。且在下游城市排水道口，溪水的塑膠微粒暴增，顯示排水道是溪水汙染來源。雨季時溪水的塑膠濃度較低，雨量可能稀釋溪水中塑膠濃度。城市排水道流經塭仔底濕地塑膠數量降低，植物淨化效能以布袋蓮最佳，而汙水未接管區數量暴增，顯示汙水接管的重要性。 汙水接管的水會送至污水廠處理，塑膠微粒清除率達73%，以沉沙除油池清除效果佳，刮除上層廢油時一併去除塑膠；RBC生物薄膜，活性污泥能吸附塑膠清除率佳。我們改良汙水廠的沉澱池設計，刮除上層塑膠達96%清除率。因此，建議污水管理及生態淨化，以減少溪水的塑膠微粒污染。

本研究以水稻細胞生產新冠病毒（SARS-CoV-2）的棘蛋白（Spike protein），證明植物表現系統生產疫苗次單位蛋白的潛力。病毒棘蛋白可與人類細胞表面的血管收縮素轉化酶2（ACE2 ）結合進而感染宿主細胞，因此重組棘蛋白可發展為次單位疫苗。我們將棘蛋白的受體結合結構域（Receptor Binding Domain; RBD）基因序列，經過水稻密碼子最佳化（Rice codon Optimized）後藉由專一性基因編輯技術CRISPR-Cas9轉殖進入植物水稻基因組α-澱粉酶（α-Amylase）序列中的第一段內含子（Intron 1），使RBD能與α-Amylase共表現並分泌至細胞外。再利用水稻MYBS2缺陷株特性，使轉RBD基因癒傷組織在糖缺乏誘導（Sugar starvation）下大量表現並分泌RBD蛋白至培養基中，最終藉快篩檢驗RBD是否被正確表現且具有抗原性，進而證明以植物細胞大量生產可供作疫苗來源RBD蛋白的潛力。

本研究探討腔體受聲音震動導致開口噴出氣流的現象。實驗以揚聲器播放聲音，使固定於其上的剛體錐形瓶共振，揚聲器與腔體之間並無直接接觸。通過改變聲音頻率、腔體參數（包括體積、瓶口截面積、瓶頸長度），以及揚聲器震動振幅與腔體內外氣壓，研究噴流流速的變化。 研究發現腔體內氣壓振幅超過臨界值時，腔體開口處會噴出一連串渦流環，根據拍攝的影像確認連續的渦流環組成的噴流即為合成氣流(synthetic jet)。噴流流速在聲音頻率與腔體共振頻率相同時達到峰值，並隨聲音頻率偏離共振頻率而急速下降。流速峰值頻率符合修正後的亥姆霍茲公式，且瓶頸長度越長，共振時合成氣流峰值流速越低。本研究為聲能轉動能方面提供新的研究途徑，並有進階研究的可能性。

本研究探討各種多邊形經由切割重組正方形，求取最少刀數。研究發現：一、長方形邊長比1：4^n時，最少n刀切割重組成正方形，為 1：m2(4n＜m2<4n+1)時，最少n+1刀，介於1：4^n 、1：4^(n+1)間最少n+2刀；二、三角形中，等腰直角三角形只需1刀切割，正三角形為3刀，在相同的底與高比時，銳角三角形和鈍角三角形會比直角三角形和等腰三角形多1刀；三、平行四邊形影響最少刀數是底與底延伸長度比；四、梯形的上底+下底比高相同時，不規則梯形比等腰梯形、直角梯形的最少刀數多1刀；五、正多邊形中，正五邊形最少5刀；正六邊形為4刀；正七邊形為9刀；正八邊形為4刀；六、正方形連塊中，使用長方形切割法，三連塊最少刀數為2刀，六連塊為2刀，七連塊為3刀。

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。