全國中小學科展

臺灣

「油」刃有「余」-油甘果抗氧化力探討

油甘果中富含許多維他命C及多酚類等抗氧化物質,維他命C為油甘果中主要的抗氧化成分。由實驗數據可知,維他命C含量最高為綠茶(358.70ppm)、次之為臺灣凍乾粉(342.20ppm)、最低為印度凍乾粉(287.70ppm)。於螯合亞鐵離子試驗中,吸光度越低螯合能力越強,於95%及75%酒精萃取下,吸光度最低皆為為油甘錠(0.054A/0.104A)。總酚含量95%及75%酒精萃取,含量最高皆為臺灣凍乾粉(597.31ppm/545.75ppm)。於DPPH自由基清除能力試驗中,清除率最高的為臺灣凍乾粉(94.10%);清除率最低的為綠茶(57.25%)。本實驗透過數據分析,對油甘果進行抗氧化物質測量與比較。

水落石出-臺灣北部煤礦坑鐘乳石之探討

本研究探討臺灣北部煤礦坑內鐘乳石形成的原因。採野外實地調查,尋找有鐘乳石的煤礦坑,現場觀察記錄坑內各種型態的鐘乳石,測量煤礦坑內的溫度、濕度、風速、二氧化碳濃度及水樣的酸鹼度,並進行水樣的元素分析。研究發現礦坑鐘乳石形成的環境條件為:礦坑內溫度介於16˚C至24˚C、濕度介於62%至72%、風速為零、礦坑所在區域的地層中含有碳酸鈣成分、有穩定的降雨提供充足的地下水。此外,利用模擬實驗探討鐘乳石的形成過程與碳酸鈣溶液的膠結現象。最後,採集生活中常見的人工設施管狀碳酸鹽沉積物,分析其與天然鐘乳石的差異,藉以比較在不同環境下生長的鐘乳石。

變色龍的神奇方陣

在制定的變換規則下,找出六種變換性質,探討n種變色龍中只有兩種變色龍的數量發生改變,稱為基本變換。我們以n=4為例,列出變換次數與基本變換數碼之方程式,令第一種變色龍的變換次數為零,以最簡單整數比求出所有變色龍的變換次數與基本變換數碼。接著以相同的方法完成n=5、n=6,並將結果寫成方陣。 觀察方陣,發現其中有基本變換式的存在,即形成差成等比的基本變換數列,經由算式推導後可得基本變換數碼的三個疊代關係式,及基本變換數碼的一般式,另外我們也發現基本變換方陣具有對稱性,並以數學歸納法證明之。在我們了解基本變換的特性後,便可以另一種方式完成方陣,讓填寫方陣能更快速。

比例和的圓舞曲:當內切錐線遇上截線比例和

本文以一個跟線段比例和有關的幾何問題出發,探討該問題的推廣以及其背後的數學原理。我們接續原命題中正方形的結論,推廣到了正多邊形乃至等腰三角形。在推廣不等邊三角形時又發現問題與「交比和為定值」有關。將相同概念套用到後續的研究,最終將結論推廣到任意圓錐曲線外切多邊形。

自熟「殼」熱─以淡菜殼粉作為自熱包之可行性探究

本研究想了解利用馬祖天然的廢棄淡菜殼,回收再利用,將淡菜殼透過高溫鍛燒,研磨製成淡菜殼粉,淡菜殼中富含碳酸鈣,依不同比例,研發製作最佳比例的自熱包,並探討不同鍛燒溫度淡菜殼所製成的自熱包之溫度變化,及與市售自熱包的差異性。若能將這些廢棄的淡菜殼,變身為多元用途,不僅可解決廢殼堆棄所造成的環保問題,使淡菜殼的利用更趨多元化,同時也可提昇淡菜殼的附加價值。

華麗的轉身---紅龍果用於重金屬離子的偵測並轉換成螢光碳量子點

分別從紅龍果果肉和果皮提取甜菜紅素,可見光吸收光譜λmax=538 nm,可以與銅離子配位,從紫紅色變粉紅色。它對銅離子具有高度選擇性,偵測極限達1ppm。另外將紅龍果汁用來製備碳量子點,最佳合成條件是紅龍果汁稀釋成1/2,以180℃水熱法反應2小時,離心、透析純化,得到粒徑1-10nm的碳量子點。在紫外光-可見光吸收光譜λmax=285 nm,為碳量子點特有之共軛C=C電子躍遷。碳量子點在紫外燈的照射下會發出藍色的螢光,螢光儀測得放射光譜λmax=455 nm。以手機光譜儀結合樂高積木組成自製螢光光譜儀,發現在pH=2.5環境,稀釋倍率為1/1000時螢光表現最佳。當與銅離子接觸時,碳量子點的螢光會被淬滅。碳量子點螢光為無毒、低成本,可應用於生物、醫學之奈米材料。

以綠色合成有機金屬框架MIL-101(Fe)並探討其在皮膚保健應用領域的潛力

近年來,人們每年丟棄的寶特瓶數量遠超過被回收的數量。塑膠汙染影響了每一個生態系統,所以寶特瓶回收利用是一個巨大的挑戰。因此,本研究以寶特瓶材料-聚對苯二甲酸乙二酯(PET,Poly(ethylbenzene-1,4-dicarboxylate))作為有機金屬框架(MOF, metalorganicframework)中有機框架的連接,並將MOF合成中常用的有毒溶劑-二甲基甲醯胺(DMF,Dimethylformamide)替換為純水,除了能對環境友善外,更提供了資源重複利用的途徑。另一方面,本研究以PET進行一鍋化的方法來合成具高度生物相容性的MOF材料-MIL101(Fe)(MIL,Materials of Institute Lavoisier),並應用於近年來蓬勃發展的皮膚性生醫產品,以細胞毒性試驗、抗氧化試驗、抗菌能力、及選擇性吸附測試來證明其有作為皮膚性生醫材料的潛力,以及擔載皮膚保養藥物維生素E 來評估其作為保養品載體的能力。

煮泡麵「粉」有趣—探究類沸騰現象

粉末的類沸騰現象在烹調過程中常會造成許多困擾!本研究發現許多常見的調味料粉末與麵條都會產生類沸騰現象,此現象應列入生活安全教材,提醒大家在烹調過程中,投入調味料的時機是達成安全烹調的關鍵。首先我們使用imageJ對類沸騰現象進行量化數值,在AI浪潮下,借助ChatGPT,我們完成了類沸騰比值的Python程式碼。研究過程中,我們發現溶液酸鹼性及鍋具蓄熱能力都會影響類沸騰現象,藉由此特性我們利用類沸騰現象來推算溶液PH值,自製PH計,相較於廣用試紙,它可以提供數據資料表達溶液酸性程度;同時,利用類沸騰現象跟鍋具的蓄熱能力相關性,對於一些新型複合材料的鍋具,亦可以利用類沸騰現象進行鍋具蓄熱能力的驗證,理解廣告行銷術語的正確性。

精油所至,病毒離開 – 利用分子模擬對接技術預測具新冠病毒防護力的精油

本研究使用電腦模擬藥物的對接技術,快速有效的預測新冠肺炎病毒潛力防護精油。第ㄧ階段研究依據化學分子分類蒐集82種精油成份,建立分子結構資料集與新冠肺炎病毒蛋白和人類受體蛋白ACE2共11種蛋白質結構資料集,使用AutoDock Vina 分子模擬對接技術,計算對接能量數值及溫度圖,預測潛力防護精油成分,並探討預測成效。根據對接結果數值,並與目前已發表研究成果交叉比對,預測效果達80%。因此第二階段以30種台灣常見精油之主要成分擴充精油分子資料集,進行分子模擬對接計算,預測具新冠病毒防護力的潛力常見精油。本次科展研究結果所得的潛力防護精油,不僅具深入研究價值,也為後疫情時代提供具高度參考性的生活防疫方式,用以保護我們身邊所愛的家人。

phahcuyu hohcʉbʉ遇見妮芙努(nivenu):探討鄒族傳統醫學葛藤促進凝血機制之研究

本研究主要探討鄒族傳統醫療知識葛藤( Pueraria lobata (Willd.) Ohwi)(鄒語:vici)促進人體血液凝結及最佳使用醫療科學知識,延伸探討「葛藤」促進血液凝結的植物生理機制。我們在鄒族耆老指導並且自製研究設備進行實驗,結果統整以下五點:(1)最佳促使凝血品種為:葛藤>山葛>三裂葉葛藤,(2)應採取部位:嫩葉>老葉>葛莖>葛根,(3)藉由T.D.S離子濃度檢測及EDTA滴定法檢測出葛藤嫩葉中有大量的鈣離子,(4)嫩葉濃度越高,血液凝結速度越高,高於30%就有明顯的凝血效果,嫩葉有高離子流失率、黏稠度,進而提升凝結速度,(5)口水實驗組比對照組加速血液凝結(345秒/滴>667秒/滴),推測應該為表面張力及黏稠度。綜合以上研究成果,鄒族葛藤凝血可被西方科學印證,是值得被傳承的文化知識。