全國中小學科展

臺灣

綠葉薯光─利用番薯葉綠體偵測皮膚受損程度

紫外光會造成皮膚組織結構受損,臨床上常藉由分析皮膚通透性變化評估其損傷程度,但檢測成本相當昂貴。本研究利用葉綠體能滲入受損皮膚內的特性,以伍氏燈之紫外光激發番薯葉葉綠體螢光,研發一套安全又低成本的創新性檢測方法。此研究發現,照射陽光與紫外光美甲燈,都會增加葉綠體穿透表皮的數量,防曬乳能減緩通透情形。人體檢測發現,皮膚對於紫外光的傷害有迅速修復的能力。然而,長期曝曬產生的曬斑部位,通透性明顯高於周邊皮膚,是不可回復的損傷,因此應避免累積性的紫外光傷害。研究成果顯示,我們所提出的檢測方法能有效評估皮膚損傷程度,為臨床上開發簡易皮膚檢測方法提供嶄新概念。

見「微」知著大解謎:探究校園微氣候的奧秘

本研究是透過2個月的校園實際調查,來探究校園各地點的微氣候,以及風對校園各地點微氣候的影響,並分析影響各地點微氣候的因素,最後找出校園內最舒適的地點。研究結果發現: 1.建築物包圍的地區溫度較低;日照長、風速低的地點則溫度較高。 2.離建築物遠,風速較強。 3.建築物包圍的地區濕度較高,操場上風速高則濕度低,有植物的地點相對濕度較高,但是有日照的地點 反而會降低相對濕度。 4.風速高的時候,校園內各地點的溫度都會稍微上升,濕度會降低。 5.溫度越高,體感溫度越高;風速越高,體感溫度越低;環境不同會調節濕度,間接影響體感溫度。 6.有建築物或樹木的地方,都是體感溫度較舒適的地點。

透過不同時間太陽觀測計算影響折射率之大氣層厚度

本實驗發現在加入了觀測仰角後只要測量得出觀測的時間的太陽形變,不限於夕陽,即可推算出影響光線折射率的大氣層厚度此為本研究的貢獻之一。實驗中拍攝大量不同的日期與時間的太陽形變照片,並將計算結果統計分析後,得知此推算方法是可被成功驗證的。實驗中制定了每個步驟的測量方法,經由拍攝太陽形變照片,查詢觀測仰角高度,並配合大氣折射的運用,即能代入公式來推算出影響折射率之大氣層厚度,此為本實驗的貢獻之二。

從帝王斑蝶色斑探究色塊排列之熱傳輸機制

本研究以帝王斑蝶色斑為發想,探討不同顏色與幾何圖形配置對熱傳輸機制的影響。實驗以鹵素燈模擬輻射熱源、熱像儀量測溫度分布,再以自製密閉觀察箱觀察樣本周遭氣流,分析輻射、傳導及對流的交互作用。結果顯示,黑色吸熱效率最高,與白或橘色塊接觸時,熱傳導效應使溫差降低,尤其色塊面積小、接觸邊數量多會增強熱傳導速率,接觸邊短時多餘的熱傾向於逸散至環境中,使色塊間溫差下降更顯著。氣流上升則隨顏色吸熱效果提升而旺盛。研究支持顏色與幾何配置對熱量流動有重要影響,進一步推測帝王斑蝶白斑的分布擴大了蝶翅外緣與內部溫差,導致周遭氣流的增強。未來我們期待透過軟體模擬,完善對於帝王斑蝶蝶翅熱傳輸機制的整合與應用探索。

負負得正

一群人熟識彼此身分的朋友圍圓桌而坐,每個人可能是老實人(說實話),也有可能是騙子(說謊話),對於老闆的提問「右手邊的是騙子還是老實人」每個人做出回答。本文就每位顧客所答的身分進行分析,然後延伸問題,假設答題者會繼承所答的身分(我們稱為繼承身分),舉例來說:如果顧客小明的回答是老實人(騙子),那麼小明的身分在答題後就會變成老實人(騙子),接著進行第二輪答題、第三輪答題、…,重複進行下去。文中我們解出了只有當顧客人數是2k 時繼承身分才會收斂,並且證明出在第n 次必然收斂到全好人;若顧客人數不是2k 時,則會產生循環。

飛天遁地 豆豆先生-探討豆類在微重力及高重力環境的型態變化

本研究以綠豆為主要研究對象,探討微重力環境(<10-6g)對植物種子的影響。結果顯示,綠豆在微重力環境中易形成不定根,回到一般重力後約需8天型態完全回復;輻射環境對綠豆胚莖與胚根長度變化無顯著影響。此外,微重力環境造成不定根形成,推測可能與乙烯產生有關。 針對高重力(900g)環境,綠豆的細胞內澱粉體分佈未顯著改變,但內部機能可能受影響。在酶活性實驗中,不定根率較高的綠豆過氧化氫酶活性降低,顯示微重力對植物內部生理機制有持續影響。而切片實驗發現,微重力可能促進胚內澱粉粒的分佈與儲存形式改變。 本研究系統性探討微重力環境返回一般重力後植物種子的型態變化,為未來太空種子銀行的發展提供參考依據。

傳明酸美白新機制的發現:透過誘導角質細胞自噬作用

已知傳明酸可抑制黑色素生合成達美白效果。實驗以黑色素餵食角質細胞並置於培養箱,模擬曬黑狀況,加入最高500 μM傳明酸處理。MTT顯示傳明酸在此濃度下幾乎無毒性。處理後西方墨點法顯示自噬相關蛋白增加;AO測定出現紅色螢光,顯示自噬酸性囊泡存在,且加入自噬抑制劑後囊泡減少。隨傳明酸濃度提升,黑色素小體蛋白與黑色素含量明顯下降。最後以斑馬魚模擬人體觀察黑色素變化與存活率,結果顯示其幾乎無毒性且黑色素含量下降。總結,傳明酸可透過自噬分解黑色素,達成美白。

點糞成金—堆肥蚯蚓糞菌促進農作物生長能力之分析研究

本研究從三種堆肥蚯蚓(歐洲紅蚯蚓、印度藍蚯蚓、非洲夜蚯蚓)的糞土中分離出7株可促進油菜、番茄、草莓生長,並具有協助農作物抗逆境潛力的微生物。菌種鑑定後發現分屬於Glutamicibacter或Arthrobacter、Lelliottia、Pseudoxanthomonas、Bacillus或Priestia、Lysinibacillus等屬。菌株大多具備可分泌生長素、胞外多醣,固氮,分解果膠、纖維素、木質素,可耐鹽,耐高溫能力,我們認為這些糞菌未來將可運用於農業上,減少化肥使用,並減緩氣候變遷對農作物造成的傷害。

「葛」仙釀「珠」,脫「酒」成仙。

本研究主要透過斑馬魚場地制約模型,使酒精與背景形成記憶聯結進而改變斑馬魚原本的背景偏好,先測試0.5%、1%、1.5%酒精,再看哪一種酒精濃度能夠產生最好的偏好改變。最後選擇效果最好的濃度並使用海藻酸鈉與葛根製成爆爆珠與普通爆爆珠比較能否加快消除酒精造成的記憶聯結。記憶消除後,再次訓練並比較再固化記憶後給予葛根爆爆珠的效果。 結果顯示葛根爆爆珠比普通爆爆珠消除記憶的時間更短,代表葛根具有加快消除酒精造成的記憶。因此,我們推測人類食用葛根能夠加快酒精成癮的戒除。 我們也探討爆爆珠作為藥物載體的可能性,與管餵的優缺點比較,經過統計後發現爆爆珠的適口性高達91.67%,在未來可當作一種可靠的藥物載體。

廢棄物炭化導電的探討

我們在校園取得不要的木頭來進行乾餾導電實驗,比較市面乾餾設備和製作乾餾設備的差異性,再改良乾餾設備及方法和遮光暗箱。實驗發現乾餾溫度超過750度以上,炭化木材都可以導電,連廢紙也可以,實驗結果以檸檬樹炭化亮度最高,檸檬樹乾濕炭化都會成棒狀,但去樹皮無法成棒狀,乾餾時樹枝和粉末填滿乾餾設備,炭化效果最好。自製電池中發現電解液多寡及種類、金屬種類及厚度,隔離膜材質及添加物都會影響到電壓,實驗結果發現電解液以石灰水、電解液愈多、隔離膜用抹布、鋁箔紙厚度越薄,效果最好,最後用檸檬樹碳化磨成粉末自製導電墨水,發現跟膠水種類、比例都有關係,實驗結果以木炭: 膠水=1:1效果最好。