四等獎

Water treatment is considered as one of the top research priorities in Saudi Arabia. It has been reported by World Health Organization that, 50,000 people die every day from diseases caused by contaminated water. This research attempts to degrade organic pollutants present in wastewater by using Graphene Oxide synthesized from Saudi natural source. Physical activation of date pits was carried out by carbonizing the samples at different temperatures to produce active carbon. Hammer’s method was employed for the purpose of Graphene Oxide production. The resulted Graphene Oxide has been characterized using FT-Raman, XRD and SEM techniques. Methylene Blue (MB) dye was used as a model organic pollutants to examine the ability of Graphene with the aid of a microwave-system to remove such pollutants. A modified domestic MS furnace with a variable power was used to supply microwave energy. The MB solution 2.5x10-6M was mixed with 0.1gm of Graphene Oxide. The applied microwave power was ranged between 100 to 700 W and the time was set between 0 to 12 minutes. The samples were centrifuged and then filtered through a millipore filter to remove the Graphene Oxide dispersed particles. It is found that, 98% of the initial concentration of MB is removed effectively within 12 minutes under microwave power of 500 W. Chemical oxygen demand is shifted from 450 to 87 mg/L while biological oxygen demand was decreased from 270 to 12.8 mg/L which indicating the degradation of organic constituents. This method can be used for water purification from organic pollutants.

大部分會吐絲的昆蟲都是幼蟲時期為了結繭化蛹而從絲腺分泌絲，僅少數昆蟲利用幼蟲吐絲作為巢材，例如織工蟻。並非所有的螞蟻幼蟲都會吐絲，而像黑棘蟻工蟻調控幼蟲吐絲形成巢室內壁則非常罕見。本研究即探討黑棘蟻工蟻對非結繭蟻絲之行為調控，並分析蟻絲成份，比較蟻絲與其他有絲昆蟲的異同。結果顯示，無論從物理、化學或生理學的證據來說，黑棘蟻非結繭蟻絲都呈現特殊的適合性，用以維護蟻巢內環境的穩定。本研究為首次發表黑棘蟻幼蟲非結繭蟻絲的游離胺基酸之報告，富含丙胺酸和甘胺酸的蟻絲蛋白，是否繼蠶蜂之後可為人類所用，則有待更進一步的研究。

全像攝影運用光波干涉性質呈現物體影像。干涉是波基本性質因此嘗試改以水波當波源，經過全像攝影相同過程來呈現物體影像。 將訊號產生器產生訊號一分為二，一個接到振動器產生水波，用光感測器接收相當於全像攝影物體波，另一個訊號直接以電壓感測器測量作為一虛擬平面參考波，將兩數值相加模擬物體波與參考波干涉，得到一數位化水波全像片。然後以程式計算虛擬平面參考波通過水波全像片，全像片上各個點波源相互干涉結果，成功將影像重建出來。討論影響影像重建變因、鑑別率，將不同位置物體影像一層一層顯示達成斷層掃瞄效果。水波「虛擬干涉全像法」是我們自行發展出來，以關鍵字搜尋並沒有發現類似實驗。 最後將相同原理運用在「光聲成像」，將一調變頻率40KHz光照射在物體上，經光聲效應轉換成聲波，將聲波經由「虛擬干涉全像法」成功呈現物體影像。

本研究以蒙日定理「平面上三圓彼此外公切線交點共線，以及彼此內公切線交點與另一圓的圓心的連線共點」出發，在數量、形狀及維度上進行一系列問題的推廣。正如本研究作品名稱「道同」互相為「蒙」，發現對於任意N維空間中的n個圖形，只要圖形互相「位似」，均有蒙日點、蒙日圓或蒙日形等蒙日定理性質。同時，透過蒙日點與各圖形位置及大小的關係，可發現更多共點共線及共圓的有趣性質，其中最令人驚豔的是「分堆的（廣義）蒙日點共線」性質：「k圓蒙日點、n-k圓蒙日點及n圓蒙日點共線」。此外，本研究提出的工具方法及觀點，可應用至許多方面，如「蒙日圓」與Desargues、Pascal和Brianchon等定理的關聯，亦可解釋光學中的薄透鏡成像公式，更將蒙日定理連結Menelaus、Ceva定理，進而能重新詮釋共點共線的幾何定理。

本為主要探索「平面上任三點不共線的n個點是否存在n條線使其各線恰經過上述n點中之一點，並交出一正n邊形。」再則探究其對偶命題「任兩線不平行，任三線不共點的n條直線上，是否存在各線恰有一點，使其各點為一正n邊形之頂點。」 文中論及解的存在性及其一般解，並推廣至 個同心圓及 條平行線的情形。

本研究證明用手觸摸植物或土壤時，會造成處於混沌狀態的蔡氏電路發生電位相圖的改變，經由微調並聯在模擬線路電源端的可變電容來比對相變過程，可以測量到非常微小的等效電容變化量。不同於傳統透過改變電阻來實現混沌行為的方法，證實本研究假設確實存在且具應用價值。 我們透過改變電極接點、電路初始狀態、人體靠近或觸摸不同部位等方式，探討兩種植物因微擾所產生的相變。結果發現微擾植物與其棲地時會產生「混沌制抑」的現象，整體系統的電容變動範圍界於0到100pF之間。更重要的是，本方法還可以偵測到微擾遠端植物時經根系及土壤同步產生的電容變化訊號，這是一般電容計所感測不到的。 利用混沌行為的特性，可以應用於偵測與分析生物體或宇宙間微弱且複雜的訊號，不需經由訊號轉換或放大等的處理程序，是本研究的重大發現，未來極具發展潛力。

A simple and cheap bubble film experiment system was constructed by us. Although it is simple, it can observe the phenomenon similar to those observed in the wind tunnel system or PIV system. But because of gravity, bubble film become a little more complex. We programed some codes to analyze the data and showed bubble thickness is proportional to the Reynolds number. The low frequency sound can make bubble film rotate. And we also study the wing’s attack angle, from 0 to 75 degree with interval of 15 degree, discovering the 15 degree is the best flying attack angle.

兩棲類是一群可以在水域及陸域棲息生活的動物，幼體期蝌蚪生活在水中，具尾巴可四處游動，多數為濾食或刮食，但變態後的成體青蛙主要生活在陸地，吐出長舌捕食會動的生物。因此蝌蚪變態前後不僅生存環境大為改變，攝食行為也從被動取食轉為主動攻擊，所以推測牠們在變態過程中，眼睛位置會有所變化，形成更大的雙眼(立體)視覺區，適應變態前後的劇烈改變。本研究運用向量幾何作圖方式，將頭部眼睛位置座標數值化後，分析不同蝌蚪變態前後眼睛位置與雙眼視覺的變化情形，試著找出變化趨勢與棲地、行為或演化之間的關聯性。結果發現不同眼睛類型的蝌蚪在變態過程中，眼睛位置會有不同的轉變過程，但變態之後，眼睛皆會往頭部兩側移動，眼睛至吻端的距離變短，導致雙眼視覺區變大，更具立體視覺，可精準判斷獵物位置。此外也發現蝌蚪視野範圍主要受水層高低影響，高水層蝌蚪眼睛位於頭兩側，低水層蝌蚪眼睛則生長在背部。成蛙視野範圍影響因素有棲地、行為及親緣關係，棲地分析結果顯示會在水陸兩邊活動的成蛙視野範圍最大。水棲型的福建大頭蛙具有強領域行為，陸棲性黑眶蟾蜍具瞄準捕食行為，故雙眼視覺都較大。同屬於樹蛙科的蛙類雙眼視覺大小的影響因素主要與為活動高度有關，樹棲型樹蛙因需在樹林活動，演化出較大的雙眼視覺，以利判斷空間位置。艾氏、王氏與碧眼樹蛙等親緣關係接近的姊妹種因生殖行為類似，蝌蚪與成蛙都演化出具有相似的眼睛型態。

三角形的布洛卡點及布洛卡角是經常被探討的主題。本研究突破過往研究中布洛卡點僅存在於三角形中的侷限性並推廣至n邊形，發現並非所有n邊形都存在布洛卡點，並得到n邊形存在布洛卡點的充要條件，這個條件各n邊(角)互相獨立地等於布洛卡角的cot值，同時這條件亦等價於所有存在正、負布洛卡點的n邊形，其頂點皆為正n 邊形的頂點在反演變換下的反形。當n=4時，即為調和四邊形。接著將文獻中三種布洛卡三角形的變換整併為一種更具數學風味的旋轉與伸縮變換，基於這種變換，發現了許多布洛卡點與外心之間的幾何性質，從而推廣至多邊形。其中美妙的結果是：從任意布洛卡n邊形出發的n條全等的等角螺線皆收斂至布洛卡點。最後，由投影的角度看，發現布洛卡n邊形是正n 邊形的投影，由布洛卡n邊形的n個邊所延伸的多邊形，其頂點是共圓錐曲線的。

本次研究中，我使用Arduino 單晶片微控制板自製了細懸浮微粒偵測器，用來測量PM2.5的穿透率，以達量化懸浮微粒的效果，實驗中發現，使用摩擦起電的方式因為電場太小無法有效吸附懸浮微粒，接著使用平行電網，發現吸附能力與電壓與總表面積有關，因而改採電纖維通以高壓電的方式進行濾淨，其吸附率約達52%。在整個實驗中我使用Arduino單晶片微控制板控制數據的擷取、分析，與節電系統的調控，做出了一個兼具輕便、低成本、與節電環保的懸浮微粒清淨器。