全國中小學科展

依國際科展年度查詢

臺灣

磷酸銀修飾二硫化錫奈米複合結構:應用於光催化二氧化碳還原反應

本研究利用水熱法合成 C-SnS2光觸媒,再藉由化學水浴沈澱法(CBP)將 Ag3PO4 奈米顆粒還原在 C-SnS2 表面,得到複合半導體 Ag3PO4@C-SnS2。接著再分別以 C-SnS2 和 Ag3PO4@C-SnS2 進行人工光合作用,將二氧化碳還原為可用能源,並探討兩者之差異。藉由電子顯微鏡、 X 光繞射儀、紫外-可見光光譜儀、傅立葉轉換紅外線光譜儀、 X 光光電子能譜儀和氣相層析儀,分析樣品的晶體結構、能隙、吸光範圍和二氧化碳還原反應的氣體產物。最後,我們發現複合物 Ag3PO4@C-SnS2 的光化學量子效率較純的 C-SnS2 高,也就是此複合物能有效的提升二氧化碳還原效率。

西洋棋反作弊系統實作

本研究主要是為了提升在線上西洋棋網站中對弈的公平性,希望可以用自動化的模型幫我們抓出作弊者。 首先我們需要將棋局PGN檔先預處理成訓練要用的模式,接下來將分成兩組實驗進行:一是用每步著法及時間放入深度學習網路製作模型,二是以子力停留位置製作的熱圖配合卷積神經網路製作。 研究結果顯示,使用深度學習的模型判斷結果比用卷積神經網路的模型還準確一些,而使用卷積神經網路的模型中,我們發現加入子力權重的模型會比沒有加入的準確一些,但是還是比不上深度學習的模型。

「弦」來無事測測看

網路上流傳一段影片,影片中的鴿子不用拍動翅膀就可以飛,「頻率」是造成這現象的主要原因,只要攝影機拍攝的影格率和某個東西週期性運動的頻率相似,就可看到類似時間暫停的現象,稱之為特定運動頻率。自然課學到弦的振動影響聲音的高低,但弦振動太快看不清楚,是否也可以用時間暫停的原理,來看清楚弦的振動? 本實驗使用了micro-bit和紅外線感測器來測量圓盤的轉速,圓盤上的開孔可讓光線閃爍,光線照在金屬琴弦上,閃爍的頻率如果和弦振動的頻率一致,就能清楚的看到弦的振動波形。

吲哚衍生物的合成及阻轉異構物的探討

阻轉異構現象是一個經常被忽略的手性來源,是軸(axial)受空間中的立體阻礙而緩慢旋轉,導致不同手性的構形產生。這種隨時間變化的手性對藥物格外重要,因為在生物系統中,雙分子的作用深受配體和受體影響,其手性差異可能導致截然不同的結果。因此,我們決定設計一系列實驗探討阻轉異構物,以兩種方法測量構形轉換的能量障礙。 首先,我們合成了擁有不同大小基團的吲哚衍生物,接著藉由1HNMR判斷是否有阻轉異構物產生,再以變溫NMR分析阻轉異構物,並利用公式計算軸(C-N鍵)旋轉的能量障礙。另一方面,我們透過QM Torsion Profile Calculations模擬目標物旋轉的能量變化,求出其旋轉的能量障礙理論值,最後再配合文獻中的相關數據,得到阻轉異構物之間相互轉換的週期。

風吹砂—大風吹模擬沙子沉降實驗

本實驗是用電風扇當作風源,針對揚塵的落沙量及落沙區域進行縮小規模的模擬實驗。目的是找到擾流板的角度與間隔的搭配,期望能在揚塵發生時,透過擾流板將落沙的範圍縮小。 我們測量後確定風速衰退與距離有著高度相關的關係,風速衰退又會加速沙子的沉降。所以只要找出角度和間距的最佳組合,就可以有效著攔阻飛砂。 根據我們的數據,我們發現間隔對加速落沙沉降的影響比角度還要大。且有擾流板遮蔽時,落沙量都較無遮擋時集中。其中使落沙區域縮小最有效的組合是60度的夾角搭配15公分的間隔,這樣的搭配可以使落沙區域較無遮擋時減少16.7%。但如果是要阻擋砂子或是有效將沙子集中,最有效的搭配是120度的夾角搭配15公分的間隔,可比無遮擋時增加約10%。

最後的防線-平交道柵欄預警系統

平交道是我每天上下學的必經之路,而在108年九月六日花蓮中華路平交道發生了一啟死亡事故,事發當時,沒有人按下警鈴錯過了黃金救援時間而發生憾事。這啟事件不禁讓我對平交道的安全性打上了一個問號。所以我們希望運用在我們電子資訊學程中,學習到的程式撰寫技能製作,搭配Arduino uno板製作出一套能夠自動通報的系統,增加通過平交道時的安全性。

甘藷龜金花蟲一齡幼蟲尾端裝飾糞便的功能

甘藷龜金花蟲幼蟲 ( Cassida circumdata ) 在受威脅時會舉起與擺動尾端棘毛。錄影觀察其裝飾糞便,寬度平均為 0.543mm,呈雙圓球狀,附著在尾端最長之一對棘毛上。本研究發現一齡幼蟲以尾塔主動排便並堆置,且不同齡期幼蟲間糞便形狀及大小均未達顯著差異,推論除了一齡幼蟲以外的各齡期並不會增加棘毛糞便的量。人工移除裝飾糞便的情況下,一齡幼蟲將其補回的次數,與其他二至五齡期幼蟲的行為達到統計上顯著不同;事實上,二至五齡幼蟲未觀察到補回糞便的行為,因此推論尾部棘毛糞便對一齡幼蟲有必要性。一齡幼蟲在遇到天敵—蚜獅時,會舉起尾端裝飾糞便拍打蚜獅身體,將其定義為物理性防禦,而二齡以上之幼蟲,尾端具有更強而有力的蛻皮,會逐漸取代裝飾糞便的功能。

分割子三角形的內切圓與旁切圓

關於三角形的分割子三角形之內切圓問題,有文獻探討此分割線的長度[4],也有探討內切圓半徑和[5],或內切圓半徑平方和[3]。本研究異於前者,創新探究分割子三角形的內切圓與旁切圓的「半徑長度乘積不變量」、「兩點圓心連線性質」以及「三點圓心連線三角形的面積不變量」。我們依序探討兩個、三個到多個子三角形,先給出內切圓與旁切圓半徑長度乘積與邊長的關係式,接著探討兩點圓心連線的共點及相似形,最後是三點圓心連線三角形面積不變量。值得一提的是,看似不相關的「圓心連線三角形的面積比值」與「半徑長度乘積比值」居然是等價,這是本研究亮點。最後我們完整給出分割為三個子三角形的所有面積不變量的所有組合。

SeC輔助抗癌藥物對肝癌療效與其機制探討

本研究探討L-硒代胱氨酸(L-Selenocystine; SeC)是否能抑制肝癌細胞(HepG2)生長與毒性機制。以細胞存活率分析得知10 µM SeC可抑制HepG2細胞生長,但對正常肝臟細胞(L-02)無明顯毒性影響。以彗星試驗發現,同樣濃度SeC對HepG2具基因毒性,會造成DNA損傷。再以西方墨點法得知SeC會使HepG2的抗氧化酵素表現量減少。透過同源重組活性測試證實SeC會抑制HepG2的DNA修復。與單獨使用臨床常用抗癌藥物Cisplatin比較,混合10 µM SeC與較低劑量的10 µM Cisplatin對HepG2有更明顯的毒殺效果。 10 µM SeC預期可用於輔助臨床抗癌藥物的療效,其抗癌細胞機制至少有兩種: 一為降低抗氧化酵素表現量,導致活性氧化物質(ROS)累積,造成DNA損傷;二為降低DNA同源互換修補活性,最後造成細胞凋亡。

「濃」情「雨」意_ 濃積雲與大埔里地區午後雷陣雨之探討

我們依雨量多寡將大埔里地區午後雷陣雨分作Ⅰ型(達大雨標準)、Ⅱ型(10mm<雨量<大雨)、Ⅲ型雨量<10mm),研究成果如下:(1)導致三種降雨類型的熱對流形態並不相同。(2)因風場的不同熱對流可能發生滯留或「堆疊」現象。(3)若濃積雲穩定快速發展,則午後雷陣雨會來得比較早。(4)可由氣溫的反轉(下降)點來判斷厚濃積雲發展情況。(5)降雨前氣溫愈高且維持愈久,愈可能帶來較大的雨勢。(6)濃積雲-RVD或強熱對流的包夾作用預測下雨的成效非常好。(7)可藉由觀察第三象限濃積雲-RVD發展情況來判斷埔里是否會發生午後雷陣雨。(8)可由淺山帶熱對流「集-水黃金三角」來預估核心區是否會發生劇烈降雨。