全國中小學科展

四等獎

好「鉀」的溶液-鉀離子濃度的偵測

不同氮源的氮氧化鈦可見光光觸媒之製備與性質探討

本研究擬利用液態合成法,以尿素(urea)、硫脲(thiourea)與氨作為摻雜物與市售之TiO2粉末均勻混合,製備高活性於可見光下應答之氮掺雜的二氧化鈦奈米光觸媒(TiOxNy)。探討氮物質來源與濃度、合成時間與鍛燒程序對於生產之氮氧化鈦的性質影響。合成之氮氧化鈦粉末將利用X光繞射儀(XRD)、掃瞄式電子顯微鏡 (SEM)、紫外光-可見光分析儀(UV-Visible analyzer)進行材料特性分析(如結晶型態、表面型態與能階)。在實際光觸媒分解污染物之應用方面,由於亞甲基藍呈色容易且較易量測,將作為污染物用於做氮氧化鈦之初步效能評估。研究結果發現:摻雜不同氮源之氮氧化鈦光觸媒與純二氧化鈦結晶相似,且並未發現其他雜相形成。透過EDS N Mapping,可證實氮原子確實分佈在二氧化鈦上。本研究製備之不同氮源的氮氧化鈦可見光光觸媒的吸收範圍確實提升。其中,又以硫脲(Thiourea)為最佳,且其光降解效能最佳。

表格塗色遊戲之分析

這份研究所探討的主題源自於1976年USAMO第一大題:將一4×7矩形方格表的每格塗色黑色或白色,欲使所有能構成矩形頂點的四個方格皆不全為同色。試證明其塗色必定失敗、或給出滿足的塗色方式。此研究從上述題目延伸,增加可填入的顏色數量、改變方格表的長寬,甚至將方格表改為三角格子表。研究過程主要運用鴿籠原理、組合數量之計算及柯西不等式來分析。我們已幾乎完整討論完矩形方格表中填入2色、3色,及三角格子表中填入2色的所有情況;並且對於矩形方格表,我們找到了一條判別式,可以判斷一般化的某情況下塗色是否必定失敗,但有部分必定塗色失敗的情況無法由此判別式判斷,需藉由其他方式討論。此外,我們也嘗試從滿足的塗色方式中找尋規律並建立構造的規則。

利用I.M.S.即時顯示系統建立資料庫,在重金屬污染監測上之應用

本研究以設計即時監測系統(Instant Monitoring System 簡稱 I.M.S.) 為目標,利用電解質導電原理,設計LED顯示系統,即時顯示土壤與河川受到重金屬污染。 電解質水溶液,在通電發生電泳運動時,不同的離子的水溶液電阻,會呈現出振盪的特殊性,可作為離子種類的判斷條件。藉由約105筆實驗數據,作七種重金屬離子的定性比對, 可以快速的比對出不同重金屬離子的濃度與種類。本實驗的設計與使用有以下的優點 : 一、 無論樣品電阻大小均可使用。二、 利用簡易工具,可輕易檢測出廢水內離子濃度的範圍與種類。三、 可作為檢測電泳與導電性質的輔助工具。四、 操作簡便,可廣泛使用。

味噌萃取物Soyasaponin I 抑制肺癌細胞轉移並且減少細胞激素分泌及抑制惡體質進展

研究指出Soyasaponin I 是味噌中的一種成分,其效果可以抗發炎,因此,本實驗想使用Soyasaponin I 探討其是否能應用於肺癌治療,及其對肺癌的轉移及癌症引起惡體質影響。 方式:使用肺癌細胞A549和H1299及正常的肺細胞HEL299進行WST-8試驗,測試Soyasaponin I 對三種細胞的存活率影響,用螢光試驗及免疫染色確認死亡方式,用Western blot及免疫螢光染色測試Soyasaponin I 對p-NF-κB入核的效果,進行boyden chamber模型測試Soyasaponin I 對於A549和H1299的侵犯速度的作用,並使用ELISA測出癌症引起惡體質的細胞分泌的IL-6細胞激素濃度。為了研究Soyasaponin I對於cachexia (惡體質)的影響,我們以人類脂肪組織利用原始培養出脂肪細胞,加入Soyasaponin I於脂肪細胞,以免疫染色研究。 成果:在細胞存活實驗發現高濃度Soyasaponin I 的濃度以細胞自噬引發癌細胞死亡,且不傷害正常肺部細胞,另外低濃度的Soyasaponin I 則使兩種肺癌細胞的突觸皆縮短及細胞變圓形;用Western blotting 證明Soyasaponin I 治療後mesenchymal的標記 (N-cadherin)明顯減少,而epithelial 的標記 (E-cadherin)明顯增加,接著在boyden chamber模型發現Soyasaponin I 會引發肺癌細胞發生間質-上皮細胞轉型,轉換成爬行較慢的上皮細胞型細胞; Soyasaponin I 減少肺癌細胞IL-6的分泌,抑制發炎。用免疫組織染色證明Soyasaponin I 治療後,原始培養脂肪細胞的惡體質標記 (UCP-1)明顯減少,減少棕色脂肪細胞形成,減少能量消耗及惡體質發生。

反輪得行—胎痕軌跡關係辨析

本研究旨在探討轎車四輪關係。藉由車體結構的限制:左右互相平行,其距離為輪寬w,後輪沿車身延長輪距d,會碰到當時刻的前輪位置,以此做為發想,發展出前推後、後推前、左推右及右推左四種推論方式,最後得到結論。 研究最後將結論應用於許多方面,如應用於刑事鑑定方面,此外亦將程式寫於MATLAB以利修改跑跑卡丁車只留下了後輪軌跡之程式不足。

大鳳蝶衣櫥裡的祕密-大鳳蝶母蝶的型態研究

Swallowtail species, Papilio memnon heronus Fruhstorfer, demonstrates sexual dimorphism with four forms in females: melanism with tails, melanism without tails, albinism with tails, and albinism without tails. This study is to understand whether environment or genetics causes the differences. Besides, we hope to discover any possible link between characteristics of larvae and the morphology of adults. We understand it is the genetic factor that controls the expression of different morphologies. The two characteristics (body color and existence of tails) are controlled by two separate genes located on different chromosomes, and the inheritance pattern is consistent with that of Mendel’s law of inheritance. As for the observation in larva stage, we fail to notice any characteristics can indicate the future morphology of a particular larva. 本研究主要是在探討為何大鳳蝶雌蝶會有四種不同的形態:1.有尾白化2.有尾黑化3. 無尾白化4.無尾黑化,而造成此形態差異的原因又是什麼?探討造成此形態差異的成因分 為兩種:1.環境因子造成的2.遺傳因子造成的,我們也就是從這兩大方向去做實驗,對於環 境因子,我們的實驗設計是列出可能影響的因子(例:光照、溫度),而我們第一個探討的 因子就是光照,然而,後來發現有尾黑化的雌蝶,其子代在有光照及無光照的環境下皆有 無尾黑化、無尾白化、有尾黑化的雌蝶出現,而且可以從實驗很明顯的看出有尾的雌蝶, 生下無尾的雌蝶為多數而非定值,故我們可以確定造成此形態差異的因子不是環境,所以 我們又趕快從遺傳因子去做探討是何種遺傳類型造成的,實驗結果確定影響翅色及尾突的 遺傳皆為孟德爾遺傳。

嗜廢水者為「菌」解-高氨氮廢水於微生物電池的應用,及其裝置之探討

目前所發展之微生物燃料電池,不僅成本極高,多數皆直接使用河水、汙水中之微生物,多為雜菌,且所分解者多為一般河川、家庭廢水。而生活中,高氨氮廢水的處理成本較高,一般微生物亦較不易於高氨氮環境中生存。本實驗先篩選出可在高氨氮環境中生存之專一性菌種,以高氨氮生活廢水為分解對象,應用於微生物燃料電池,找出發電效果最佳之菌株,既可分解廢水又可發電,兼具環保與經濟價值。 本研究先以高氨氮培養基仿效高氨氮生活廢水,篩出合適菌種並作用於電池裝置,探討菌種、菌量、陰陽極面積大小、兩極間距、養分多寡/種類、環境明暗等變因之影響,最後以高氨氮廢水取代培養基進行實驗。微生物電池由第一代、第二代,終發展出材料取得容易、成本低、內電阻低、電壓穩定、可間歇式放電之第三代微生物電池,實用價值極高。

以黃色小鴨風潮探討高中生對療癒系物品特質與偏好之研究

本研究主要目的是以黃色小鴨的參觀風潮與商品特質,探討高中生對療癒系物品的偏好為何。黃色小鴨在全球形成一股風潮,許多人認為參觀黃色小鴨有紓壓的功能,也有人認為買小鴨玩偶陪伴自己,有療癒心情的效果,因此,本研究的主軸分別從「黃色小鴨的參觀活動」與「療癒系商品(HSP)特質」兩個大面向進行探討分析,釐清高中生對黃色小鴨療癒系物品(RDRP)的偏好為何。本研究對象為臺灣南部地區的高中生共254位,以「療癒商品與相關活動感受問卷」進行施測,分析結果顯示:(1) 對於療癒商品,女生喜好與購買意願均大於男生,其中又以「仿生造形型」類型最受歡迎;(2) HSP以「規律動作型」、「擬生命行為型」,而RDRP以「仿生造形型」、「手觸摸型」較能藉由放鬆及平衡情緒,達到療癒效果;(3) HSP與RDRP均以「聲控及感音型」較能藉由轉移情緖及產生驚喜,達到療癒效果。

勻稱分割

本研究主要透過不同的向度與規則,延續之前的研究。我們證明了頂點組態僅含有單一種秩數的 勻稱分割共有5種;頂點組態中含有兩種不同秩數的 勻稱分割,其 的最大值為5,共有13種;頂點組態中含有三種不同秩數的 勻稱分割,其 的最大值為4,共有3種;而頂點組態中含有 種不同的秩數的 勻稱分割在 時無解;最後,我們透過GSP軟體將所有解的圖形繪製出。