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四等獎

研發奈米材料快速降解水中偶氮染料及其自動化循環系統

本研究為開發可適用於染整廠去除有機偶氮染料使用的自動化淨水設備,於設計設備前先探討奈米零價鐵(NZVI)去除化學染料效率,並針對不同操縱變因進行實驗,了解其化學反應性質。 在淨水設備的設計上,運用區域網路間Webduino Smart開發板、行動裝置、Webduino Blockly進行串聯,進行手動同步操作或自動化控制,使染整廠不僅降低人事成本及環境負擔,也避免染料外洩產生不可逆的環境嚴重汙染,同時節省染整過程使用的水資源。 操作部分選用Webduino Blockly來直接操控Webduino,使設備能在短時間內作動,避免第三方平台問題,也可提升設備的適地性。為了使染整廠能夠以最低成本達到類實驗室環境來處理廢水,特將模組與超音波清洗機調整成物聯網模式,以公式將光照度轉換為染料濃度,進而控制NZVI投加量並上傳雲端資料留存;超音波清洗機用以模擬超音波震盪機,使NZVI投加前均勻分散,發揮最佳降解效果。 本研究亦切合聯合國17項永續發展目標(SDGs)第六項:清潔飲水及衛生設施、第十二項:確保永續消費和生產模式。

全無機 CsPbBr3鈣鈦礦量⼦點與其⼆價陽離⼦摻雜之光學特性、穩定性與噴墨列印應⽤之研究

本研究提出一款新型硫化氫偵測之螢光探針,我們選用BTIC作為探針螢光主結構並藉由修飾上疊氮達成偵測硫化氫之目的。帶入設計上,利用PPH3形成與粒線體的電位差使其將探針帶進粒線體,最終進行粒線體內硫化氫之偵測與顯影。 目前本實驗已合成出螢光探針基本結構與側鍊結構,並初步檢測探針對於硫化氫的偵測能力,確認其能夠與之反應並有顯著螢光變化。另外,目前已成功接上側鍊,待純化出目標產物後將進行進一步的性質檢測,包括選擇性、靈敏性、及持久性。 最後,我們預計將探針實際進行生物顯影,做多個結構顯影的比對,確認本研究之成效。此外,我們希望此款螢光探針除硫化氫偵測外,還能夠進行生物機制探討或疾病細胞篩選的應用。

旋葉構型對泵浦抽水優化之探討

旋葉之細部結構跟泵浦效率有密切的關連[1,2],本研究專注探討不同幾何形狀旋葉構型之效應,我們先利用3D列印快速成形之技術優勢,做出50種不同的旋葉,分別有圓弧形、橢圓弧形及直立形進行實驗測試,並計算其總效率找出最高值的旋葉,編碼為A2-ea281-ia279-8。 將最高值旋葉,套入田口法進行優化,目標是望大。經過信噪比及均值分析後,發現影響總效率之最大參數是旋葉數,其次是出口角,最後是入口角,田口法中得出,重新設計的更細部參數的最佳旋葉是A2-ea28-ia23-8,同時利用機器學習建立迴歸函數模型,透過訓練的模型,預測出效率值,最後經過COMSOL Multiphysics軟體模擬檢測出A2-ea28-ia23-8依然保持最佳的內部流場狀況,並運用自行設計之簡易透明泵浦,進行測試與印證。

即時觀測核苷酸調控單一DNA 分子上重組酵素的結合反應

在DNA重組反應中,核苷酸擔任輔助重組酵素E. coli RecA蛋白和DNA結合的重要角色,近期研究發現環狀核苷酸 Cyclic di-AMP 和Cyclic di-GMP是細菌內普遍控制複雜細胞活動的二級訊號,因此本研究運用單分子拴球實驗直接觀察單一DNA分子,以布朗運動值反映DNA長度的特性,分析環狀核苷酸參與調控後,重組酵素結合上DNA的反應速率與機制,進而了解環狀核苷酸在調節基因組穩定性的角色。 藉由分析單一種類核苷酸與混合核苷酸的實驗結果,得到兩種環狀核苷酸在重組酵素的結合反應中皆屬抑制劑,大幅降低蛋白結合上DNA的反應速率,且就結構來看,相較一般參與反應的三磷酸腺苷會增加DNA長度,新發現Cyclic di-AMP有縮短部分DNA長度的特質。 由於DNA修復主要倚賴DNA重組反應進行,因此若細菌DNA出現損壞時,加入環狀核苷酸抑制重組酵素結合上破損的DNA分子,使細菌DNA無法成功複製,達到預防細菌擴散的效果。

探討圓及橢圓上的格子點個數之連乘積表達式

在坐標平面上, 坐標均為整數的點稱為格子點,在這篇作品中,主要探討圓及橢圓x^2+sy^2=m上的格子點個數,並且此個數以連乘積表達式呈現,其中s為黑格納數,此時虛二次體Q[√(-s)]的整數環為唯一分解整環(簡稱UFD),由此性質可得到虛二次體的整數環中任一元素的分解有唯一表示法。 首先探討質數p在虛二次體Q[√(-s)]的整數環中的分解性,是根據分解性分成四類,再由四類決定m的不可約元分解,進一步推導出x+y√s i,x-y√s i可能的唯一表示法,再由唯一表示法來計數圓及橢圓上的格子點個數。

Construction of Brahmagupta n-gons by Chebyshev Polynomials

Brahmagupta n-gons是邊長為整數的圓內接多邊形,其對角線長與面積亦為整數,半徑為有理數。而作者發現參考文獻[2,3]建構的完美多邊形其實就是Brahmagupta n-gons經過適當伸縮後,使得外接圓半徑為整數時的圓內接多邊形。 參考文獻「建構邊長為整數的圓內接多邊形」[2] 與「建構三種以上相異整數邊長的圓內接多邊形」[3]是我2020年的作品,我建構了多類兩種以上相異整數邊長的圓內接多邊形的一般式。因為我的建構方法會使得外接圓半徑很大,故本研究先討論在單位圓上邊長為有理數的圓內接多邊形,再將其適當地伸縮後,即可得邊長為整數的圓內接多邊形。 在n倍角公式的研究方法也由隸美弗定理改成使用柴比雪夫多項式做更深層的刻畫,完整的找出多種相異整數邊長且外接圓半徑與所有對角線長均為整數的圓內接多邊形的一般式。

DIVE&CLEAN - Intervention Possible

The DIVE&CLEAN project is an educational and innovative initiative aimed at addressing a significant environmental challenge: marine pollution. With oceans covering over 70% of the Earth’s surface and providing a home to 50–80% of life on the planet, their health is critical. However, marine ecosystems are under threat due to plastic pollution, which impacts wildlife, coastal communities, and global biodiversity. This project centers around the idea of introducing underwater trash bins, especially in areas frequented by recreational divers. While most divers explore the seas without specific tools to collect trash, they could contribute significantly with the right infrastructure. The vision of DIVE&CLEAN is to inspire behavioral change, encourage collaboration, and promote actionable solutions to reduce ocean pollution. Using interactive robotics and storytelling, the project tells the story of divers rescuing animals entangled in plastic and collecting trash from the ocean floor using underwater bins. Through creative performances, it seeks to educate and motivate individuals, resorts, and authorities to adopt sustainable practices.

利用qRT-PCR探討塑膠微粒對中華擬同型蚤生長和生殖機制的影響

隨著科技的進步,塑膠產品逐漸在全球遍布,甚至造成許多的環境汙染,其中看似消失的塑膠,其實已被分解為非肉眼可見的塑膠微粒,並且正在影響整個生態,並且在最底層的生物體內累積,透過生物放大作用不停的向生物鏈頂層增加。 探討塑膠微粒與中華擬同型蚤生長和生殖機制的影響。延伸對生殖機制、內分泌系統的影響,產生冬卵的特性,以及與體長、生長抑制、延後抱卵的關係。期望可以透過研究成果類推至生態系中的其他生物,例如魚類、鳥類和人類,進而發展成生物鏈之累積和影響。

搖頭擺尾 離子尾波形週期變化分析與原因探討

彗星離子尾受太陽風吹拂後,使其帶電粒子受力而改變噴發後的離子尾軌跡。C/2021 A1 Leonard的影像就可明顯看出它具有波狀的離子尾。我們透過影像軟體擷取彗尾影像的座標並將其代入分析軟體。依序分析2021年12月21日、12月31日與2022年01月02日的彗尾結構,利用不同的波函數擬合彗尾形狀並扣除擬合線,嘗試找出不同的彗尾結構是否具有相同週期或非週期的特徵。同一天內的不同離子尾去除穩定與漸進變化的週期後,發現具有相似形狀的變化區,應該為共同影響的非週期性因素,這個影響因素可能為太陽風的各種物理量(如:風速、磁場強度、質子密度等)。接著利用星圖軟體和數學幾何軟體推算出彗尾與其波結構的實際長度,並與太陽風資料互相比對。將三天的太陽風磁場南北分量(Bz)與各自的最後分析圖進行對照,發現兩者有高度相關性,推論太陽風磁場南北分量(Bz)的非週期變動是影響彗星離子尾不規則變化起伏的主因。

合成二硫化鉬為基材之氣凝膠吸附環境毒性之含硫分子

由於經濟需求,人們對於農藥的使用量增加,若善後工作處理不當,易使汙染落入環境中,造成生態汙染及食安疑慮,因此本研究製作二硫化鉬奈米片作為選擇性的二維吸附材料,在過程中產生結構上的缺陷,進行化學反應吸附環境中的毒性硫化物。並使其摻混於氣凝膠中,應用於水溶液中去除常見的農藥—得恩地。 透過合成以二硫化鉬為基材的氣凝膠,在定溫定壓及pH值範圍恆定的前提下,我們分別以吸附時間、起始濃度作為操作變因,研究其奈米級二維材料與其氣凝膠之移除率、最大吸附量和恆溫吸附模式,並與活性碳比較後,發現二硫化鉬奈米片具有特異性之有效吸附,氣凝膠易於回收並可增進其吸附量之優勢,進而達到去除汙染物的目的。