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凹凸有竅門,完美再呈現! ~六邊形蜂巢堆砌策略之探討

我用前兩年研究的結論延伸探究在凹凸形狀的蜂巢中擺放灰色六邊形透過有系統的堆砌方式及策略應用,兼以「一筆畫」方式檢驗是否為最佳化組合並依據模組間的相互關係值,求得K值包圍的白色六邊形總數計算公式 。 在P值相同的條件下我得到幾個結果: 1.凹角一種和凸角二種皆能有系統的堆砌及排列規則。 2.經由模組相互間衍伸出的關係值所有個別模組的W值總和、角對角數量(A值),共用格數量 (S值)可找出較佳的堆砌組合,並求出包圍的白色六邊形總數(K值)。 3.透過「一筆畫」方式,能找出最少路徑數(K值),以檢驗每種堆砌組合是否為最佳化組合。 4.得出的結論延伸應用於課室的分組座位安排,以縮短課堂巡視的路徑數(K值)。

銠金屬催化劑應用於不對稱環化與chain walking之研究

本研究使用實驗室自製的配基與銠金屬結合為催化劑後,在一次使用銠金屬催化劑下,同時催化烯炔類與苯硼酸進行加成、不對稱環化、chain walking、以及消去反應,在保持鏡像選擇性下獲得具有末端烯的產物。透過改變鹼的加入方式、催化劑的種類等變因,篩選適合的反應條件。 實驗結果顯示,銠金屬催化劑能催化烯炔類與苯硼酸進行不對稱環化反應,最高產率可達88%且e.e.值可達86%。未來希望能將此反應路徑應用於其他不對稱合成,使銠金屬催化劑的應用達到省時、高效的目的,有助於天然物和藥物的研究發展。

鈦錳啦!藍「解」「除」橘!─探討MnO2及TiO2對亞甲藍及甲基橙的去除效果

本研究利用合成不同形狀TiO2/MnO2/ZnO,藉由改變接觸面積進而提升染料去除率。在初實驗中將9種金屬氧化物與甲基橙/亞甲藍/甲基紫反應,發現TiO2-甲基橙與MnO2-亞甲藍之組合有較好的去除能力。在改變反應溫度的實驗中,TiO2-甲基橙之去除率隨著溫度上升而降低,當中以25℃ 海膽形表現最佳,而在MnO2-亞甲藍的反應中,則以海膽形在25℃時表現最佳。最後改變染料溶液的pH值,發現TiO2海膽形在pH5.7時表現較佳,MnO2則是在低pH時有較高的去除率,推測該結果與顆粒零電荷點及染料pKa值相關。透過BET與PL分析,TiO2海膽形及MnO2海膽形有較佳的比表面積與氧化能力,故整體去除效果最佳。此外本實驗亦利用LC-MS驗證反應的確成功分解染料,且利用生物試驗證實處理後之溶液對生物毒性明顯降低。

衍伸三角形之有向面積性質探究

2021年Todor Zaharinov在數學雜誌上提供了一道幾何證明題,題目為「給定任意三角形𝐴𝐵𝐶與動點𝑃,以𝑃點和三角形邊(或其延長線)上的點,構造三個旁接三角形,並使得𝐴、𝐵、𝐶點分別為其重心,再取旁接三角形的頂點構造兩個 衍伸三角形,證明衍伸三角形恆面積相同」。 我們的研究在原題構造中發現了新性質,並創新將其中的「重心」更換為其他形心構造與剖析,並關心衍伸三角形的面積關係,更探討滿足特殊條件時,動點 𝑃 在平面上的軌跡。 值得一提的是,當以三頂點為旁接三角形的「垂心」時,滿足衍伸三角形的有向面積的和與差為0的𝑃點,其軌跡構成外接圓及著名的Kiepert雙曲線,這是一大亮點。

扎心語錄-三角觀「心」

本研究探討心臟線特定點內接三角形。透過單位圓上的動點,以兩種方法生成心臟線的軌跡,將兩種方法疊合後可得到三個特定點,此三點所形成之三角形稱為心臟線特定點內接三角形。本研究利用相似形做出內接三角形三頂點坐參數式、三邊的直線方程式並觀察直線族形成之包絡線。以幾何軟體展示此三角形之重心、外心、內心和垂心的軌跡並做出軌跡參數式。進而討論四心的極值及其隨著角度變化之移動速率。此外,我們發現此三角形恆為鈍角三角形。最後,給出 此三角形的尤拉線方程式,觀察直線族形成之包絡線,再根據尤拉線特性得 ̅𝐻𝑃3//̅ML, ̅𝐻𝑃3:̅ML=2:1。並發現當內接三角形為等腰三角形時,其高和半底的比為白銀比例。

雙金屬觸媒(Binary alloy catalyst)在二氧化碳還原反應上的應用探討

二氧化碳在大氣濃度中不斷飆升,進而加劇溫室效應。該如何降低二氧化碳的汙染成為一個重要的議題,而其中將CO2RR有很好的發展,運用電化學將二氧化碳經過金屬觸媒進行還原反應,得到的產物可以做為燃料電池的燃料來源或化工原料…等許多應用,被視為將來很有潛力的環保科技。 然而以銅做為觸媒雖然可以獲得多樣的產物,卻缺乏選擇性,因此我們決定以銀作為輔助,製作雙金屬觸媒,進行改善。 本實驗合成核殼結構的銅銀奈米粒子,並以碳黑作為載體,來製作金屬觸媒,可以防止銅在反應過程中氧化,並同時保留兩種金屬的特性。我們開始思考還原溫度如何影響雙金屬觸媒的生成,進而影響產物的選擇性。我們計劃以油胺油酸法合成銅銀金屬觸媒,改變溫度條件,並嘗試不同的金屬比例,尋找提升效率的最佳反應條件。

現代鬼動風水儀-利用壓電效應偵測並分析風場訊號之研究

看過震動型風力發電機與鬼動草現象後,便思考是否能結合兩者製作出一台「現代鬼動風水儀」? 風經障礙物會因康達效應改變風場,本研究利用壓電效應偵測風在震動裝置後端產生的卡門渦街,藉由分析電訊號偵測不同障礙物所產生的風場。自定義葉片的等效邊長,發現電壓約和等效邊長、平方風速成正比;另外,不同迎風角度、擺設狹縫或遮住半邊葉片都會使pp板產生小波,牛奶瓶紙則是可以建立迎風角度的預測模型。狹縫的電壓放大倍率可用三次函數擬合。遮住半邊葉片時牛奶瓶紙會產生共振放大效應(鬼動現象),而擺設圓柱則會使電壓增強,並且能建立電壓預測模型。 本研究成果可用來製作分析微小風場變化之大數據收集裝置,提供訓練AI及建立新的應用方向。

醫學影像重建之神經外科腦瘤移除模擬手術實現

培訓一位醫生的時間非常的久,除了在醫學院花上7~8年的時間學習之外,畢業取得住院醫師的身份後,還需要在醫院中選擇特定專業科目受訓,依照科別不同,受訓的時間從3~7年不等,其中神經外科醫生就需要花上7~8年的時間受訓,受訓後再通過專業醫師執照考試,才能正式成為醫師。 醫生的訓練過程費時耗力,在醫療訓練資源有限的情況下,採用虛擬實境(Virtual Reality,VR)科技,可以把手術訓練帶到虛擬世界中,不僅可以提供手術前開刀策略判斷,更可以提高醫療成功率。 本研究主要針對腦部腫瘤手術,藉由運用3D Slicer重建腦部腫瘤3D模型,並轉入到Unity製作手術模擬過程,再轉入到VR,讓醫師可以透過VR虛擬實境,進行手術練習與模擬。

探討棕色脂肪組織對成年小鼠生理與行為的影響

除了與產熱代謝有關外,近年許多研究指出,棕色脂肪組織亦會分泌神經影響因子,並且可能會進入小鼠腦部進而影響其行為與表現。本實驗透過利用基因工程讓小鼠帶有UCP1-Cre與LSL-DTA序列,產出缺乏棕色脂肪組織的小鼠,了解不同飼料飼養條件下,棕色脂肪組織對於成鼠行為與生理的影響。結果發現,對於高脂飼料飼養3個月的公鼠,缺乏棕色脂肪組織可能使成年公鼠焦慮程度較高。高脂飼料飼養6個月的公鼠,缺乏棕色脂肪組織可能使成年公鼠運動能力較差,焦慮程度也較高。生理方面則發現,經歷3個月高脂飲食的成年公鼠,缺乏棕色脂肪組織會造成體重增加量較大,葡萄糖吸收能力較差,但在經歷共6個月高脂飲食後,缺乏棕色脂肪組織的公鼠,與野生種公鼠在體重增加與葡萄糖吸收能力方面,皆無顯著差異。關於棕色脂肪組織調節焦慮行為的機制,值得未來更多實驗繼續探討。

可撓式高分子光電材料的研製與應用

當軟性穿戴裝置成為趨勢,可撓式光電材料極需被開發。聚矽氧烷(PDMS)是常見的高分子軟材料,其合成簡單,也是目前廣泛研發應用於功能性透明薄膜的材料,但其本質不具導電性。文獻查詢得知利用銀膠與PDMS之混合物及矽基板,配合旋轉塗佈可開發出銀–聚矽氧烷新材料,並可開發出I-V線性、非線性之電學及感光元件,然而發現其成品再現性較低,且使用硬性矽基板,大大限制了可撓性光電材料的應用性。本研究著重軟性材料作為基板的製程研發,並比較可撓式元件產品的電學性質,使用的高分子基板包括各種市售薄膜。其中當Ag-PDMS質量比為1.4:1.0,以軟性PET膜片可呈現最佳結果,可呈現I-V線性電學元件的材料特性,其電學特性與文獻使用之矽基板一樣好。使用軟性PET膜片(1.5 cm*1.0 cm)為基板製程條件中(Ag-PDMS/PET),可撓式的Ag-PDMS/PET的電學特性不會受到旋轉塗佈轉速影響,而是受到施加電壓的影響。重複文獻的硬性矽基板條件(Ag-PDMS/Si),施加電壓在40V之前,電阻值為才能使硬性Ag-PDMS/Si成為I-V非線性之電學元件,但是本研究開發的軟性Ag-PDMS/PET要表現出I-V非線性電性的施加電壓需求,只要5V就輕易達成,成為極佳的節能電子元件。文獻中的硬性Ag-PDMS/Si具有光電特性,本研究之軟性Ag-PDMS/PET的光電特性的研究仍在進行,期能找到最佳條件。本研究亦正進行以鎳取代銀,以降低成本,期能未來朝穿戴式醫療裝置的提供製程簡單的可撓式高功能的節能材料。