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臺灣

迫在「鎂」「鹼」-探討鎂與鹼性酸式鹽之反應

本研究目的為探討Mg、Zn去除氧化層的條件,再與NaHCO3反應,探討反應情形。將Mg浸泡HCl後發現氧化層在1分鐘內即被清除,而且Mg的氧化層對反應速率影響不明顯;以不同溫度、濃度的NaHCO3與Mg反應,發現溫度越高氣體產量越少,推測是溫度升高時,Mg表面氧化層生成較快。比較Mg、Zn與NaHCO3的反應,氣體產生量皆以Mg較多。針對兩種金屬的反應皆計算找出為二級反應,再由速率常數分別算出其活化能。用EDTA測量 Mg2+莫耳數,發現與產生氣體莫耳數比值接近1,推測產生氣體可能只有H2,沒有CO2。將反應過後金屬表面黑色物質震盪到乙醇中,使用分光光度計掃描,確認為奈米級氧化鎂;反應後溶液放置一天過後出現了懸浮的白色物質,確認為MgCO3。

建立線蚓 (Enchytraeus sp.) RNAi實驗模式並探究Hedgehog基因對其生長與再生之功能

線蚓(Enchytraeus sp.)與蚯蚓同屬於環節動物門,具有很強的再生能力。Hedgehog(Hh)基因在兩側對稱動物中對體節發育有重要的調控作用,而先前研究中已發現線蚓體內的Hh基因序列,所以本研究希望利用調控線蚓體內Hh基因的表現,探討Hh基因在環節動物生長與再生中的功能。 本實驗首次嘗試將RNAi技術應用在線蚓上。將線蚓浸泡在含有Enc-Hh的dsRNA溶液中以操作RNAi。利用免疫螢光染色法發現Hh基因受到抑制後,線蚓新生體節神經的連接不完整,顯示Hh基因與神經發育有相關性。由於線蚓快速的再生速度、飼養容易、構造簡單及身體透明且方便染色觀察,透過線蚓RNAi技術的建立,除了能進一步探討Hh基因功能外,也希望提供再生研究時的另一種選擇方式。

海潮之聲-天然海螺音箱

軟體動物許多科別的貝殼具有彎曲的號角結構。經篩選合適形狀、大小、種類,以大白蛙螺、夜光蠑螺、椰子渦螺、栗色鶉螺四種材料進行研究,利用X-ray拍攝貝殼透視圖,進行平面測量內部結構與聲音通道的長度;切除塔尖,埋入藍芽喇叭製作成貝殼音箱。播放無和弦版本鋼琴演奏樂曲,隨機選擇聆聽者表達主觀感受,並且客觀使用儀器檢測。結果顯示以貝殼製作的音箱,能夠有效將聲音擴大,而音頻沒有顯著改變;透過轉換,將聲音轉換成聲紋圖圖象化顯示,證實貝殼音箱導致聲音在通道內產生交疊干涉,使音色大為改變。聲音的響度與音調,可以使用儀器客觀證明,科學儀器可以證明音色不同,但無法給出何種音色屬於好聽,音色終究歸於個人喜好。

風砂共舞

本研究的研究目的在探討影響沙灘上風成「砂波紋」外形的變因。除了實地到高雄旗津海岸公園以及西子灣沙灘上進行觀察測量外,我們也在實驗室中利用自行組裝的實驗器材進行各項變因的研究。研究結果發現,以中、細砂做出厚度至少2公分的砂堆、用7.5m/s ~ 8.0m/s之間的風速吹襲砂堆約15分鐘,即可製造出排列整齊、紋路明顯的砂波紋。研究結果也發現風速、砂堆厚度和沉積物顆粒大小都對砂波紋外形有明顯的影響:(1)風速愈小,砂波紋會愈平直,波長也較小;(2)砂堆厚度愈厚,形成的砂波紋波長較長;(3)中細砂和泥土等級的沉積物顆粒才能形成砂波紋,顆粒大的粗砂很難形成砂波紋;(4)當風速相對於沉積物顆粒極小時,有機會形成較不明顯的縱向砂波紋。

過氧化鈦應用於檢量線及光觸媒之合成

安一直是當前重要課題。本研究為了偵測殘留的鹼性魚浮靈,利用檸檬酸鹽做為緩衝液,製作Ti4+-H2O2檢量線系統,除了可以用來快速定量殭屍蝦是否超標,實驗亦將其應用於鑑別本研究自製光觸媒分解魚浮靈的效能。 為了實際解決被檢驗出的殭屍蝦問題,實驗開發雙氧水共熱方法來製作二氧化鈦,以硫酸鈦作為水相鈦來源,並尋找最佳的檸檬酸添加比例來合成,實驗發現:在製程中添加檸檬酸有助於製作效能更好的光觸媒,分解水中的過氧化氫更加快速。實驗也進一步探討了過氧化氫的分解級數,實驗發現魚浮靈一旦殘留在水中,會存在較長一段時間。 實驗也測試了製作魚浮靈檢驗試紙的可行性,肉眼的偵測極限可及6ppm左右。未來可望整合這些技術,為環境盡一份心意。

魔法變變變!把吃剩的米飯恢復原狀

本研究對米飯復熱後性質進行探究,我們先進行問卷調查,作為實驗設計的參考。我們以臺東的關山米來做為復熱實驗的研究對象,並以第三屆臺灣稻米品質競賽的冠軍池上米來當實驗參照組,將已經通過專家驗證的米飯,跟我們的實驗數據做比對。 我們針對米飯保存時的溫度、時間;復熱時所使用的容器、復熱設備等變因進行探究,結果顯示:將米飯用保鮮膜包覆冷凍保存,以陶瓷容器盛裝、以微波爐復熱,米粒的長度、透光度、黏性和彈性都會非常接近冠軍米的數據。 最後,我們將最佳化方法復熱的關山米,與當餐煮的冠軍米提供給同學試吃進行忙測,高達52%的學生覺得復熱後的關山米比當餐煮的冠軍米還好吃!這套米飯復熱的方法簡單方便,已達到我們的研究目的。

專屬防護-友善防曬乳之研發與探討

本實驗探討自製防曬乳中氧化鋅、二氧化鈦、單寧酸,上述材料以不同比例混合後的防曬能力。以分光光度計測量各成分且不同比例的吸收度,調配具有較佳防曬能力且對環境友善之防曬乳。維生素B2與B6分別在UV-A和UV-B波段具有特徵吸收峰,可作為防曬能力之感光試劑,取代高中少見的 SPF檢測儀,且避光存放長時間仍具穩定性。實驗結果發現自製防曬乳中,二氧化鈦10 %與氧化鋅10 %混合,具有最大的防曬能力。希冀防曬乳對海洋環境友善且可調色,實驗結果發現氧化鋅10 %添加單寧酸10 %,為防曬乳最佳比例。紡織企業將經前處理的咖啡渣作為防曬的紡織成分,希冀透過科學原理尋找最佳條件亦可成為友善防曬乳的主力成分。

利用虛擬篩選LpxC抑制劑的方式找出對抗多重抗藥性綠膿桿菌的新療法

多重抗藥性(MDR)細菌已經在全世界的範圍內成為了一個重大威脅,而像是多重抗藥性的綠膿桿菌就是其中一種對大多數療法有抵抗力的病原體。在目前的治療方案無效之前,有必要開發出一種新型機制的抗生素能夠作為對抗的手段。我們通過電腦虛擬篩選的方式,並用一個脂多糖脂質A (LipidA)生合成路徑的關鍵蛋白,LpxC,作為篩選的對象。在我們的第一次預測中,ZINC000001587011 (brequinar) 具有較低的結合能和較高的生物利用度。但由於其較高的cLogP值,使我們對其進行了官能團修飾,以期能有所改善。最後,我們在所有衍生物中找到了N11,有最大的潛力能做為抗綠膿桿菌的藥物前驅物。

引菁拒鹽 – 探討田菁較綠豆耐鹽的機制

隨著越來越劇烈的天災,對農作物損害造成了許多危機。去了解植物如何對抗逆境,是刻不容緩的。田菁是台灣重要的綠肥作物,我們也常在濱海鄉村的農田看到其存在;綠豆是常用作物,在研究上與日常生活中都很常見,同樣身為豆科植物,兩者對於常見的鹽逆境的反應是否有差異呢?本研究透過比較田菁與綠豆兩種常見豆科植物,深入了解並比較其耐鹽機制。首先,在外表型上,田菁幼苗在鹽逆境下的發芽率、芽長、根長和鮮重皆有較好的生長情形。其次,鹽逆境下田菁的氣孔密度較低,進而可以減少水分蒸散。第三,在生化測試中,田菁在POD和CAT兩個酵素上,表現出更高的酵素活性。這些抗氧化酵素可以幫助植物在逆境下更容易生存。總之,田菁由於更高的抗氧化能力而具有更好的耐鹽性,並且將更多的能量用於生長更複雜的根結構。此外,我們發現田菁在根中出現中柱分離和更多的脯氨酸累積,以幫助它保持水分和遠離鹽害。上述所有機制使田菁在鹽逆境下具有更好的適應與生長。我們希望這項研究可以在未來應用於農業上,減少不可預測的環境災害造成的經濟損失。

蜂擁而至

有3隻蜜蜂,同時從蜂巢出發,在一朵花與蜂巢間的連線上,來回等速直線飛行,牠們的飛行速度比為1:2:4,問:在蜂巢與花之間,是否存在某個時刻,牠們飛到同一點? 上述問題取自《科學研習月刊》數學專欄,我們不但解決原題,還將原題推廣到任意隻數蜜蜂,給出求滿足要求的時刻的方法,獲得一般化的結果。 我們還能加以應用求滿足要求的時刻的方法,探討速度比滿足給定一階線性遞迴數列,得到若符合一些條件,就能同時飛到同一點。