全國中小學科展

2014年

簡易方法測量勞侖茲力

在一個壓克力製的長方形盒中放入兩層濃度不同的食鹽水,將一隻尖端磨平的針頭水平置放在盒中,針頭出水口恰沒入上層濃度較小的食鹽水中,針頭以橡皮管和滴定管相連,滴定管灌滿染料水溶液,打開活栓瞬間,染料在食鹽水中形成漩渦偶極子,由漩渦偶極子移動距離隨時間的變化,可求得染料作用於食鹽水的慣性力。等位線與電場實驗的電場形成盤放入兩層濃度不同的食鹽水,用兩片平行金屬板做電極,在食鹽水面上放一磁鐵,磁鐵下方滴入數滴染料,食鹽水中的離子受電力、勞侖茲力及黏滯力作用亦形成漩渦偶極子,由漩渦偶極子移動的距離隨時間的變化可求得勞侖茲力。

以魚類耳石探討A.MAMORATA的生長和迴游特性

鱸鰻(Anguilla marmorata)曾經是台灣的保育類動物,雖然於2009年解除其保育類身分,但對於其生活史目前所知仍然非常有限,相關論文也很少。本研究欲藉由鱸鰻耳石上出現的年輪、日周輪以及微量元素之分析,來重建鰻魚的生長及洄游環境史。我們利用台灣大學漁業科學研究所採自菲律賓的野生鱸鰻和海南島的養殖鱸鰻進行分析,並且和已經發表的日本鰻(A. japonica) 文獻比對,以期歸納出鱸鰻的生活史以及棲地利用的特性。本研究的耳石測量在台灣大學漁業科學研究所進行,魚類耳石鍶鈣比則利用中央研究院地球科學研究所的電子微探儀(EPMA) 進行分析。結果發現鱸鰻自海中孵化後約莫經過130天會回到陸地的淡水環境成長,這與日本鰻回到陸地鹹淡水環境成長的特性有很大差別。這項發現對今後鱸鰻保育工作的環境管理措施,具有參考價值。

草藥對癌症轉移之影響

癌症轉移是大部分癌症治療失敗的主因。癌症轉移涉及癌細胞不正常活化周圍蛋白水解酶並將胞外基底膜基質(ECM)降解,讓細胞得以轉移至其他器官。本研究聚焦於研發可以阻止癌細胞侵襲其他組織或轉移的藥物,並期望能以藥物控制蛋白水解酶的活性,進而達到降低癌症轉移的機會。我們發現兩種草藥萃取物(MSL-G和MSL-H)可有效地抑制肝、肺和攝護腺癌細胞的移動侵襲力。實驗結果顯示,此二草藥萃取物可有效抑制基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase 2 and 9 (MMP2/9))的活性,並促進金屬蛋白酶抑制蛋白(TIMP1)的表現。因此這兩種草藥萃取物可能促使TIMP1的表現進而抑制MMP2/9的活性,或同時具抑制MMP2/9的蛋白酶活化機制,並指出此兩種萃取物具有開發為抗癌藥物之潛力,計畫將利用動物實驗進一步驗證此藥物對癌症轉移的效用。

可重複使用之新型固體酸在藥物合成與生質能的催化應用

生質能源是最佳的能源之一,而固體酸觸媒最能符合綠色化學,因此本研究要開發一種可以水解纖維素得到生質能的固體酸觸媒。將芳香族X與3-氯丙基三甲氧基矽烷反應,產物嫁接至中孔洞SBA-15-p上,再進行磺酸化,得到固體酸TPS-SBA-15-p,將其應用在催化酯化反應及阿斯匹靈的合成,催化效果優於已發表的固體酸觸媒。將TPS-SBA-15-p應用在催化水解纖維素,2 g纖維素與0.5 g觸媒在不鏽鋼高壓反應鍋中加熱至150°C反應7天,轉化率達75.7%,主產物為乙醯丙酸及癸烷,兩者碳數佔全部產物碳數的64%,乙醯丙酸的用途很廣,而癸烷是汽柴油的成分。另外,TPS-SBA-15-p具有兩種催化活性位置,此兩種催化活性官能基具有協同催化作用,因此很容易催化水解二噁烷(dioxane)及苯甲醚,也就具有催化水解纖維素的能力。

絲絲入扣-可發光高分子奈米纖維之探討

過量的紫外線易引發皮膚病變。因此,我希望找出一種能將紫外光轉為有益皮膚之可見光的方法。我以可發光高分子奈米纖維為素材,嘗試了兩種不同的方法。第一種為利用可發光之PFO、PFBT高分子來製造纖維。發現藉由添加特殊基團(BT)修飾,可改變纖維放光波長。另一種為使用聚乳酸混合聚集誘導發光特性(AIE)小分子。在比較各配方後,以HPS小分子與PLA 120 mg/mL溶於二氯甲烷:二甲基甲醯胺(7:3)製出的纖維最佳。而經由光譜圖的觀察比較可證明:電紡的拉伸特性及奈米尺寸的高比表面積,更能增加纖維的發光效率。期望未來能將其運用於光療面膜、抗紫外線衣物等方面。

The new engine

The aim of this project is to eliminate the huge consummation of petrol in the field of transportation. This project will be based on the creation of an engine. It is not only economic but also, it does not pollute the environment. In order to think about the scientific strategy of this engine, I had a look at the work of many previous inventors who worked on a similar engine. But the engine I fabricated has as additions: - The use of clean energies (air, electrical energy and electromagnetic energy) - It is an engine the energy of which is renewable and it does not necessitate the intervention of man to give it energy .THIS MEANS THAT IT WORKS ALONE.

連續正整數的鈍角三角形分割

對於集合 S={k,k+1,…,k+3n-1},考慮其所有三元子集的劃分,我們研究在其中所有子集皆含有的一致性:鈍角三角形。文中給出了對於初始值 k 尋找 n 的方法,並證明其存在性。對於所有 k 我們都能給出 n 的範圍。在文末我們期望能夠從解析方面來對這問題進行更深的剖析,所以對於部分鈍角三角的的劃分方式給出了其必要條件的限制,並且同時作出關於全體鈍角三角形的等價類分組方式。

自動發電發光二極體的光電性質探討

本研究藉由研究LED的光學性質:發光光譜、吸收光譜、吸收光的電流電壓曲線;並測量由LED吸收可見光的效率與內部等效電阻,藉以評估LED作為太陽能電池的實用性。研究結果顯示LED在太陽能電池的電子電洞與等效電路模型中的相關參數(填充因子,串聯電阻,分路電阻),均能用以有效地將光能轉換成電能。接著利用下列方法:①加裝Fresnel透鏡聚光、②設計LED陣列的電路、③設計電能輸出入的轉換電路等方法,製作出利用LED在白天將光能轉成電能,在晚上將電能轉換成光能,而不需要另外輸入電能的self-powered LED lamps。

The state of parental mitochondria influences the replicative life span of zygotes of Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces cerevisiae 是常用來研究老化的模式生物。S. cerevisiae的壽命稱為replicative lifespan (RLS),被定義為母細胞一生中可產生的子代總數。S. cerevisiae有一種缺少整套粒線體DNA的突變種,稱為petite。在這個研究中,我們利用附解剖針之複式顯微鏡測量年輕單倍體細胞和老單倍體細胞形成的合子、年輕單倍體petite細胞和老單倍體細胞形成的合子之RLS。此外,我們也使用ROS螢光探針DCFH-DA及DHE測量不同單倍體細胞的ROS含量。實驗結果顯示ROS本身並不足以降低合子的壽命。本研究可為人類生殖細胞影響受精卵的機制提供有用的資訊。

轉錄因子bZIP16參與阿拉伯芥開花途徑的分子機制研究

植物透過光受器和細胞內訊號分子來感知及反應環境變化,而轉錄因子為其中重要的細胞訊號分子。先前文獻證實阿拉伯芥轉錄因子bZIP16是一個整合植物荷爾蒙與光訊息傳導途徑的重要負向轉錄因子,促進種子的萌芽與幼苗的發育。然而對開花是否有影響並不清楚。本研究透過bZIP16在阿拉伯芥野生株不同組織的表現,發現bZIP16蛋白質在花苞和花具有高表現量。根據開花實驗顯示,bzip16突變株不論生長在長、短日照下皆延遲開花。進一步透過微矩陣轉錄體(transcriptome)分析與qRT-PCR分析其分子機制,發現bZIP16對吉貝素途徑、光週期途徑及春化途徑的基因沒有影響。然而,bZIP16卻明顯抑制負調控開花因子FLC及促進SOC1和FT的表現。表明bZIP16藉由抑制FLC,調控開花整合因子SOC1和FT的表現,進而促進植物開花。本研究證實bZIP16除了控制阿拉伯芥種子的萌芽與幼苗的發育之外,在開花途徑中具有正向調控開花的功能。此外,我們確認bZIP16是自主開花途徑基因的新成員。