全國中小學科展

一等獎

紙電路印刷機研發及其運用於教學之可行性分析

本研究為紙電路印刷機之研發,我們將紙當成電路板的基材,以銅箔與銀箔為佈線的導電材料,透過自行開發的機台研究銅箔與銀箔在製作時,所需的時間、溫度、壓力、印刷電路完成度、耐流值與耐熱值等因素,來驗證我們研發的紙電路印刷機適合用於學校實習課程教學,培養學生LAYOUT的能力,同時也在獲得數值曲線的關係式之後,再加以製作更大作業面積的機台,以期能製作出更大的電路,而整個研究除了自行開發儀器及數據驗證外,亦可以把學生實習課程融入環境保護的概念以及文創商品整合的知識。

星系演化? 剖析巡天資料庫驗證星系顏色與紅移關係

透過研讀論文Strateva et al. (2001;簡稱S01),開啟了我們對於星系的星等、星色考量紅移情況下之關係的興趣,並展開以下研究。S01利用Sloan Digital Sky Survey (SDSS)所提供的測光數據,首次依據顏色u*-r*,將星系解析為偏紅以及偏藍兩個族群。本研究藉由SDSS最新提供的光譜資料進一步取得精確紅移數據,經由 K-correction復原靜止坐標系中各星系的星色,並可透過距離模數消除距離對於星系亮度的影響。因此,本研究得以分辨出兩類星系族群的紅移演化。我們發現紅移效應和星系本質的特性對於 r*<17.77且z<0.3的星系有顯著的影響。在研究目標範圍內,兩類星系族群皆沒有發現紅移演化對於顏色的影響。本研究也與 S01作比較,討論了分析中可能的誤差來源。

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。

吸收紫外光之透明有機薄膜太陽能電池

透明有機薄膜太陽能電池,有別於目前市售深藍黑色太陽能板,因其吸光範圍在不可見光區,使其外觀呈透明無色。若發展得當,便可應用在日常生活中,將玻璃更換為透明有機薄膜太陽能電池,廣泛利用再生能源。 本研究中,我們以旋環雙芴為主體,分別引入二苯環胺基、1,3,4-噁二唑雜環,合成 D2、A2分子作為透明有機薄膜太陽能電池的主動層。測量其溶液態的基本性質後,發現 D2、A2的吸收波長皆落在紫外光區。作為有機太陽能電池元件的主動層,不論是 D2 和 C60 搭配,或是 D2 和 A2 搭配,皆具有極佳的穿透度,並且太陽光下光電轉換效率最高可達0.52 %,弱光下的光電轉換效率可高達15.6 %。

FAT10 Haplotypes as a Potential Biomarker for Cancer

Cancer is the second leading cause of death today[1], accounting for nearly 1 in 6 deaths worldwide. Despite this, diagnosis and treatment models for cancer are limited and as such, new methods to identify and treat susceptible patients are required urgently. HLAF- adjacent transcript 10 (FAT10) is an oncogene that is strongly implicated in the development of inflammation-associated cancers[2]. Previous research on this highly polymorphic gene has identified 2 haplotypes – the reference haplotype, which is found in both cancer patients and healthy individuals, as well as an additional haplotype that is occurs at higher frequency in cancer patients and is associated with higher odds of cancer. In this study, it was hypothesised that the cancer-associated FAT10 haplotype can better promote tumorigenicity and could thereby serve as a useful biomarker for cancer. Here, we functionally characterize the 2 FAT10 haplotypes to understand how they influence some of the hallmarks of cancer. The cancer-exclusive haplotype was observed to enhance hallmarks of cancer, namely uncontrolled cell growth, resisting cell death and anchorage-independent growth as compared to the reference haplotype. Moreover, we uncovered the differential gene expression patterns induced by each haplotype. Molecules involved in cell adhesion and proliferation, as well as transcription were upregulated by the cancer-associated haplotype and hence could have contributed to the increased tumourigenic potential of the cancer haplotype.

西北太平洋颱風增強與上層海洋熱力結構關係之長期變化

近年來的研究(Pun et al.2013)指出,西北太平洋颱風主要發展區的海洋熱力條件有越來越溫暖的趨勢。本研究透過分析1993-2011年7-10月,在120-170°E北部 (19-26°N )及南部 (10-19°N)颱風主要發展區增強的category1-5颱風,觀察並分析其長期以來所行經之海表面溫度、海洋暖水層熱力狀況及垂直風切與颱風強度的關係。比較後發現,長期以來,北部海域颱風的強度受風切影響較大,呈現減弱的趨勢;而南部海域颱風的強度則受海洋熱力條件影響較大,呈現增強的趨勢。根據擴大分析熱力條件影響較大的南部颱風主要發展區(1993-2012,4-21°N)的結果顯示,生成於此海域的颱風個案,長期以來所行經海洋的暖水層有增厚的現象,研判其為造成本區域颱風增強的重要因素。

永恆的旋轉木馬

本研究作品主要在探討「平面上各種曲線內關於相鄰等角割線段的新的不變量」與「空間中特殊圓錐曲面的特殊等角割線段的新的不變量」。 若圓錐曲線、蚶線等曲線中有相鄰等角的 條割線段,則這n條割線段之m次方和為定值。在圓錐曲線中這些割線段的交點可以是焦點、曲線內任意點,在蚶線中則為基點。甚至經由反演,還能將此性質推廣至直線上。 研究最後擴及至空間,先考慮特殊橢圓、拋物、雙曲球面,其一焦點為F,將正N面體VN之重心G與F重合,使得VN以F為旋轉中心任意旋轉,此時由F對VN之各頂點做射線交圓錐曲面於 PN,則FPN之倒數m次方和為定值,其中u=1,...,n,N=4, 6, 8, 12, 20 。

新激發複合體的設計與應用

激發複合體 (Exciplex) 是由電子予體 (Donor)和電子受體 (Acceptor)在激發態時所生成具TADF 特性的過渡狀態物質,可用於製備高效能的第三代OLEDs。本研究以PVK 和自合 聚合物4 作為Donor,以3 種T2T 分子作為Acceptor,進行物理性混合後,挑出生成之exciplex的放光波長可與C545T 吸光波長搭配的組合,進行相關特性的鑑定分析與探討,以找出最佳exciplex 組合。接者,再以自行製備之exciplex 作為主體,加入C545T 作為發光體,評估兩者間的FRET 行為。目前已找出最佳的exciplex 組合與Donor 和Acceptor 的最佳混合比例且觀察到exciplex 和C545T 之間有FRET 行為,並已將exciplex 進一步製成元件,發現的確有發光的現象。雖然效率不高,但是會進一步去優化製程條件。期望研究成果將來能應用在第三代OLED 的改良,提供更多實際層面的運用。

CYP11A1導致非類固醇生成細胞的粒線體形變 CYP11A1 Changes Mitochondrial Morphology in Nonsteroidogenic Cells

一般認為粒線體形變與神經細胞的細胞凋亡有關,但其實粒線體形變也發生在類固醇生成細胞,如卵巢與腎上腺皮質的分化過程中,且伴隨著類固醇製造酵素CYP11A1的大量表現。 因此,我們提出以下的假說:第一,CYP11A1會使粒線體發生形變;第二,粒線體形變參與類固醇賀爾蒙的製造;第三,粒線體形變能導致細胞某種程度上的分化:由不適合製造類固醇轉變為適合,並降低其代謝率。 我們觀察CYP11A1內生與否的細胞株的粒線體外形及其內褶膜,發現內生CYP11A1的細胞具有球形粒線體與拱狀內褶膜。接著我以CYP11A1表現質體轉染COS-1細胞,觀察其粒線體並測量其ATP產率,證實了外送CYP11A1能使粒線體發生形變,同時改變細胞的代謝率。這個發現對粒線體形變的研究具有突破性的影響。

少年π的奇幻旅程-從不對稱切割到加權校正法

自古以來,多邊形演算的幾何法求圓周率,往往只由單側──內側或外側。既然我們可以算出兩側的多邊形數據,那為什麼不用夾擊法來得到更精確的 值呢?我的研究過程如下: 1. 先改以不對稱切割避開無理數,發展出另類分割圓周的簡易方法,並計算初步的 值。 2. 藉由外切與內接多邊形對圓面積的逼近探討,來導出一個大幅提高 值精確度的加權校正公式。 3. 結合前面的理論,推演出計算簡易的 值逼近定理與更嚴謹的 值夾擊定理。 4. 以全新視野來統整梅欽公式與梅欽類公式自1706年以來之理論系統,並進一步改良加權校正公式,得到最有效率之 值計算公式。最後對新發現之加權校正函數與餘角收斂定理做進一步的探索。