二等獎

行政院逐漸將全國的路燈更換成LED，又為了達到高亮度且省電的效果，多是採用100 lm/W以上的A級產品。這些高亮度的LED，在出廠的時候全部都被訂走做路燈，一般市面上買不到，零售的多是40 lm/W以下。但路燈只要有一小部分損害就要全部丟棄，有時只是變壓器壞掉而已。半導體的製程往往需要花費很高的成本，或是污染環境的代價，不該就這樣被丟棄。 本實驗嘗試著將路燈LED改造成植物生長燈。將路燈上的Y.A.G.螢光劑移除後，就是一個高效率的藍光LED。再塗佈LED專用的紅色螢光粉，使之發出植物生長需要的紅藍光，研究搭配不同的濃度或厚度，可發出不同比例的紅藍光。將所有實驗成品送至大學做積分球測量，發現自製植物生長燈電費與白熾燈相比可省下82%，與市售植物生長燈比較則省了37%。雖然LED專用的螢光粉很貴，但其實每顆所需的量極小。LED是回收來的，所以燈的成本很低，同時也省下可觀的電費。 五年前不太有人重視回收手機裡的貴金屬。隨著智慧型手機普及 現在卻可能是個大商機。同樣的，回收路燈再製成植物生長燈。隨著LED路燈全世界漸漸普及，回收再製高效率LED。未來會是個無限商機。我利用手工製作或許成果有限，但希望這個創意能被大家看見。

The rate and production of conventional petroleum based plastics is unsustainable and not eco-friendly. Plastics often end up in marine environments and can take hundreds of years to decompose in landfills. According to Statistica, in 2015 alone, global plastic production was approximately 322 million metric tonnes and is projected to increase in the future. PHB bioplastic or Polyhydroxybutyrate is both biologically produced and biodegradable and can serve as a viable alternative to conventional plastics. But can it be broken down by soil microbes within a reasonable time frame? I have set out to answer this question. My aim was to isolate and analyse microorganisms from the Rotorua area that are capable of degrading Polyhydroxybutyrate (PHB) bioplastic . I isolated PHB degrading microorganisms from Rotorua soils by culturing on an agar based mineral salt media supplemented with PHB powder (MSM PHB agar). Samples were taken from Mount Ngongotaha and Te Puia geothermal soils as well as Okareka, termite frass and termite guts. One isolate from the Te Puia sample (labelled G2) was found to successfully degrade PHB powder. After isolation and purification of the G2 isolate, it was cultured on a range of media types to examine properties exhibited under differing nutrient conditions. Multiple organisms were found to be involved in the degradation of PHB bioplastic and work together symbiotically, this included bacteria and fungi which was identified as penicillium. The sample isolated from Te Puia soils (site 2 – G2Clear) in the Rotorua environment was found capable of competently degrading PHB, clearing 8% of PHB after 26 days. The G2Clear isolate is a mixture of bacteria and fungi working in an endosymbiotic relationship to degrade PHB and are unable to successfully degrade PHB individually. It is through the secretion of an extracellular PHB depolymerase enzyme that PHB is degraded, conforming with my hypothesis. This proves that PHB bioplastic is a viable alternative to conventional petroleum based plastics as PHB can be relatively quickly broken down by soil microorganisms.

奈米鑽石之多官能基、介面電位負值(PH=7時)…等性質使本組考慮其吸附重金屬離子之可行性。本研究目的在於利用奈米鑽石吸附重金屬離子及探討重複利用性。 將硝酸鉛、鋅、鎳、銅、鈷與鐵離子及錯離子水溶液配製奈米鑽石混合懸浮液。本實驗利用共扼焦顯微鏡了解奈米鑽石之生物共生與吸附特性。於重金屬吸附上運用LM324系統、及ICP-MS測量溶液濃度， 且用SEM觀察表面。 研究結果顯示，奈米鑽石具優越吸附離子能力，吸附前後奈米鑽石表面在巨觀與表面微觀上有顯著改變；且再利用性極佳，可利用硝酸置換出金屬離子。故奈米鑽石應可作為具再利用性之吸附材料。

三尾扁蟲(Convolutriloba)至今尚無野生棲地的觀察記錄，本研究自水族缸裡採集的扁蟲經外型描述、無性生殖以及DNA親緣關係等比對結果，證明是台灣特有的新種。本研究首次於墾丁外海發現野生三尾扁蟲棲地，其多棲息於礁石洞口，與水族缸內散布情形大有不同，因此我們設計模擬棲地使其在黑暗與光照交替的環境下生存，確認扁蟲的自然分布乃是光避性(photophobia)與光聚性(photoaccumulation)彼此調節的結果。Shannon曾指出三尾扁蟲具有光避性與光聚性，卻未探討其原因。比較扁蟲以及其體內共生藻(Zoochlorellae)在不同色光下的生理現象，共生藻紅光下光反應效率高，而扁蟲在紅光下不具光避性；其他色光下共生藻光反應效率低，則扁蟲有明顯光避性。此項發現正說明了為何扁蟲會有光避性與光聚性行為，以及扁蟲野生棲息地位於礁石洞口的原因。

本研究利用仿生機器人(Biomorphic robotics)來探討蜂鳥(hummingbird)在不同重量變化下的飛行機制。本實驗利用了使用多連桿結構組成的仿生蜂鳥機器人，並使用懸吊裝置來模擬不同重量的蜂鳥，再藉由慢動作高速攝影機來紀錄蜂鳥振翅飛行的過程。透過影像分析與紀錄重量變化來分析仿生蜂鳥拍翅時的動態行為後，我們可以得到與仿生蜂鳥重量相對應的上升力結果與不同蜂鳥重量下相對應的拍翅頻率數據。我們從這些關係分析作圖並推導出對應的公式，這些結果可以解釋為何大部分蜂鳥重量都介於10 - 20克以及拍翅頻率介於20-50Hz，目前尚未有文獻發現及探討這些相關現象的研究，此研究的結果可作為未來微型撲翼機(ornithopter) 的設計參考，有助於微型軍用探測機械與小型空中救援機械的發展。

乾冰上方放一銅片，在銅片上方滴一液滴後，液體由下向上凝固成冰，最後在頂端形成圓錐形、圓弧形或煙囪形等三種不同奇異形狀；這些奇異形狀的形成取決於液體的分子力以及液體分子和冰之間的附著力大小，亦即由接觸角所決定。利用微積分可推導出接觸角、頂角、以及冰液相對密度間的關係式。 水在凝固過程中，利用Hele Shaw Cell量得接觸角為90°，水滴頂端凝成頂角65°的圓錐形。乙醇水溶液和葡萄糖水溶液的接觸角均隨溶液的濃度的增加而遞減且均小於90°，液滴頂端都凝成圓錐形。氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂、氯化銨等四種不同濃度(0.75m～3m)的氯化物水溶液，高濃度的液滴頂端形成圓弧形，低濃度者形成煙囪形，濃度居中者形成圓錐形。2m的氯化銨水溶液液滴頂部先凝成煙囪，煙囪內再向上長出圓錐形。由推導出的關係式可解釋這些液滴凝成的奇異的現象。

近年來中醫在慢性病的治療上已獲得很大的進展，許多中草藥的功能與特性皆是利用人體實驗來找出其效用，中藥內含的成分極為複雜，其功能與毒性測試常依賴於過去經驗醫學，許多中藥仍有待探討與實證，其對人體細胞和基因的影響仍不如西醫。因此目前國內外紛紛開始建置中草藥、成分、化合物相關數據庫供查詢，然而如何讓中醫的功能與毒性科學化變得是很重要的議題。本研究利用化學結構的數據分析來探討中藥成分與人體臟器與毒性的關係性。我們採用深度學習模型以中草藥的化學性質作為輸入，透過化學結構的圖像傳播，來預測中草藥相對應之臟器有效功能與毒性預測，希望透過本研究可以提供中藥對健康影響的依據並作為未來輔助中醫的工具，讓人們可更加了解食用中藥對人體可能有的正面與負面影響。

中藥一直存有重金屬汙染的疑慮，而目前檢驗這些可疑重金屬的儀器與技術皆需耗費大量金錢與時間，因此研發出簡便快速的偵測工具極為迫切。本研究目的是利用基因轉殖的大腸桿菌，偵測出中草藥內的重金屬。 實驗結果顯示，利用含有銅離子基因轉殖的大腸桿菌，偵測7種常見的中藥材浸膏，除了黃岑之外，其他6種中藥材內可偵測到銅離子，並且具有定量的螢光表現。其中，研究發現由於黃岑本身會有吸附銅離子的現象，因此利用螯合劑EDTA來解決此問題。結果顯示，螯合劑不會影響大腸桿菌的正常代謝，但能成功地將銅離子搶出並誘導細菌產生螢光。最後利用螢光顯微鏡觀察，發現深色的中藥並不會影響大腸桿菌的螢光表現。 未來期望可將本研究初步成果，做更進一步的研究，除了能合成更多不同基因的大腸桿菌，以偵測不同種類的重金屬外，還製成便宜且方便使用的重金屬生物感測器產品，方便民眾檢驗手中的中草藥材，確保所使用的中草藥之安全性。

一個裝有水的玻璃杯，用喇叭撥出大聲的聲音，便能觀察到共振的現象發生，玻璃杯將會不停的震動，甚至導致破裂。本研究將會藉由傅立葉轉換(Fourier transform)來分析玻璃杯的振動的本徵頻率，並進一步探討頻譜的峰值。另外我們也研究了不同水位的高低以及液體密度對於共振頻率的影響，並以能量守恆的觀點進一步推導出玻璃杯的震動方程式。最後我們也近一步討論higher harmonic，並且發現non-linear dispersion relation的現象，有別於我們對於f∝n的觀念。

許多疾病與自主神經活性息息相關，例如睡眠呼吸中止症。現有的分析方法，例如頻率分析法，將心律變異訊號(HRV)訊號假定為平穩過程，使得我們只能得到這段訊號內的平均值，無法知道其即時資訊。本研究成功以短時距時頻分析轉換(Short-time Fourier transform)配合重新分佈方法(reassignment method)來分析自主神經系統的活性。藉由觀察隨時間變化的頻率，我們可以得知即時的交感神經與副交感神經活動。本研究可延伸應用於睡眠呼吸中止症的診斷。