全國中小學科展

臺灣

探討海漂種實結構與傳播機制之關係-以銀葉樹為例

海漂種實是一群能靠海流傳播後代的植物繁殖體,追蹤其跨洋散播途徑與族群分佈狀況常可反應生態問題。本研究便想以銀葉樹為例,釐清海漂體結構如何適應遠距傳播。結果發現,銀葉樹能以果實作為海漂體的關鍵有: :(1)整體密度小於海水; ;(2)中果皮有許多儲氣空隙可維持浮力; ;(3)種子座落位置與中果皮纖維局部吸水性則有利於穩定浮 心,使果實於海流中多能以正向姿態漂浮並快速前行; ;(4)果實從外到內有多層疏水性構造,有利於長期海漂期間抵抗海水滲入以維持種子活性。相較短期海漂後就腐爛失活的大葉山欖種實而言,銀葉樹果實對海水具抗性又能善用海流動力確實更適應跨洋性遠距傳播,值得作為輔助評估氣候變遷對於海漂植物影響與保育的指標物種。

花容失色-鳳凰花的旗瓣為何會先凋零?

鳳凰木的花朵擁有五片花瓣,上方花瓣與其他紅色花瓣不同,是白色底紅色斑點,根據文獻,這片花瓣稱為旗瓣,功能是作為蜜標來吸引傳粉者。研究觀察發現鳳凰花的旗瓣會先捲曲凋零,和蜜標存在的功能互相矛盾,本組推論與環境、授粉有關連。經研究發現,旗瓣凋零與生長環境、花粉及花蜜是否被採集無關,與授粉方式有關。異株授粉導致旗瓣凋零的時間提前;同株異花授粉旗瓣凋零的時間與自然狀態相近;自花授粉、無授粉則導致旗瓣凋零的時間延後。異株授粉對鳳凰花而言是有效且成功的授粉,會導致旗瓣提早凋零,蜜標隱藏,提高其他尚未有效授粉花朵成功授粉的機會,並且產生成熟的種莢。無效的授粉會導致旗瓣凋零時間延後,藉此等待有效的授粉機會。

探討果蠅神經膠細胞核的遷移機制

細胞核是真核細胞內最大且至關重要的細胞結構之一。其具體位置在各種細胞中可能有所不同。為了深入了解細胞核位置對於細胞功能的影響,我們選擇以果蠅幼蟲眼疊為研究對象,探究細胞核在神經系統發育過程中所扮演的角色。神經系統在生物體中扮演著極為關鍵的角色,包括神經元和神經膠細胞。如果失去神經膠細胞,將導致神經退化或死亡。在我們的研究中發現,神經膠細胞核在其發育過程中會發生大規模的內部移動。為了限制神經膠細胞核的移動,我們利用了果蠅作為研究動物,並應用了果蠅常用的 GAL4-UAS系統和GrabFP技術,這使得我們能夠限制神經膠細胞內細胞核的移動。我們的實驗成功證明,限制神經膠細胞核的移動會影響神經細胞的軸突發育,但不會影響神經細胞 R1-R8 聚叢的發育。未來,我們計劃將 GrabFP 技術應用於研究不同胞器在細胞內相對位置對其功能的影響。

以資訊熵策略解決Nerdle Maxi 問題:尋找最少猜測次數的演算法

本研究試圖探索如何將資訊熵應用於Nerdle Maxi,Nerdle Maxi是一款數學益智遊戲,類似於Wordle,但要求玩家猜測出一個數學等式。遊戲的核心在於考驗玩家以有限的猜測次數,通過猜測獲得的回饋,縮小可能等式的範圍,最終猜出答案。此問題涉及對資訊的處理,讓我們聯想到資訊理論中關於不確定性的研究。根據Shannon的資訊理論,資訊熵可以用來衡量一個系統中不確定性,從而幫助我們找出減少不確定性的最佳策略。參考文獻後,我們發現有尚無人嘗試的作法,並實作、壓縮了猜測次數,保證我們能在六次內猜重。再將其與文獻中用在Wordle的做法融合後,壓縮平均猜測次數至3.38次。

彗星彗尾實際值與理論值的對比

本研究旨在探討彗星塵埃尾與離子尾之方向與長度的形成機制,並建立數學模型與Python模擬系統,以模擬彗尾在不同時間與位置下的形態變化。我們選取哈雷彗星、海爾-波普彗星與C/2020 F3 (NEOWISE) 為樣本,蒐集歷史觀測影像並進行模擬對比。研究結果顯示:模擬所得的彗尾角度大致與實際觀測相符,且太陽輻射壓比例因子β與彗尾軌跡偏移程度高度相關。本研究所建立的模擬系統與公式可作為未來觀測與預測彗星彗尾形態之基礎。

大氣常壓微電漿合成共價有機框架應用於光催化降解汙染物

本研究使用一種快速、環保的共價有機框架(COF)合成技術,並應用於水中有機污染物的光催化降解。相較於傳統高溫高壓或需有機溶劑的合成法,本研究採用大氣常壓微電漿技術,在室溫條件下、以水為溶劑,於一小時內快速合成COF,展現綠色化學優勢。合成後以XRD與FTIR確認其具結晶結構與C=N官能基,均證明反應成功。實驗結果顯示,該COF能有效降解結晶紫(CV)與亞甲基藍(MB),分別在40與20分鐘內達到56.12%與68.09%降解率,明顯優於未加COF只照光的對照組。動力學分析亦符合擬一級反應模型。SEM影像顯示其具高度有序孔洞結構,有助提升光催化效率。本研究證實大氣常壓微電漿合成COF具高效率、低能耗與環境友善等優勢,未來可望應用於廢水處理與環境淨化等領域。

「岩」下之意~古生物化石訴說的家鄉往昔

為深入了解家鄉的地質歷史與古生物遺跡,本研究聚焦於新北市外挖子山(位於安坑與南勢角交界處)之大寮層沉積岩。參考南勢角地質圖幅,確認該區屬中新世(約2,000萬年前)地層,並自露頭處收集岩石樣本進行實地觀察與手工磨製岩石薄片、自製洗選設備洗選岩石進行分析。研究結果發現包括有孔蟲與角管蟲(Ditrupa)在內的多種典型海洋實體化石及生痕化石。此一發現證實該區在地質過去為海洋環境,甚至可能為高生產力的淺海海域。透過化石組成與分佈之觀察,可進一步探討該地層之年代特徵與沉積環境,對了解本地區的古環境變遷具有重要參考價值。

「環」環相扣:環氧樹脂剪切強度探討

本研究旨在研究環氧樹脂AB膠熱固化反應後形成的網狀交聯結構,結合其黏著用途,探討不同A膠與B膠的配比與不同固化環境是否會影響剪切強度。更結合不同儀器測量膠水性質,希望達到佐證的效果。在80°C時增加固化時間,各比例皆無明顯變化,而在改變溫度到100°C及以上,3:1的配比因環氧樹脂過多產生自聚反應使機械咬合更佳。後續的實驗得知膠水對不同材質的剪切強度與其表面能有關,且在膠水中加入橡膠微粒後,能提高分子可承受的最大拉力。

果凍視界:看不見的頻率,看得見的「聲影」

探討果凍效應與捲簾快門間的關係及其應用,動機源自雨刷在錄影時產生變形,研究目的包括:(一)「測量LED燈閃爍頻率」,作為計算感光元件掃描速度的依據。(二)「測量不同攝影設備的掃描速度」作為後續測量的依據。(三)「探討如何運用捲簾快門測量快速變化的物體」(明暗變化、轉動、振動)(四)嘗試以捲簾快門記錄聲音振動,呈現可視化聲波形狀。研究發現不同設備的掃描速度不同,也影響變形程度,選擇合適的設備可減少影像扭曲或更適合測量不同變化速度的物體,證明捲簾快門可作為測量光源閃爍頻率、亮度變化、風扇轉速、弦樂器頻率的有效工具,也能捕捉聲音的「形狀」,拓展其於科學測量與攝影領域的應用價值。

Synthesis of functionalized mesoporous silica nanoparticles as drug delivery carriers for therapeutic agents

奈米藥物在臨床治療引入了重大創新。多孔性二氧化矽奈米粒子(mesoporous silica nanoparticle) 具有生物相容性和高孔隙度的特性,被運用在奈米藥物傳遞和標靶治療。奈米粒子經過表面修飾可提高藥物載荷效能以達到有效的治療。 本研究建立一項有效的奈米藥物傳遞載體的開發系統,目標在合成多孔性二氧化矽奈米粒子,使用幾丁聚糖對表面進行修飾,以提升地塞米松藥物載荷和穩定的藥物釋放。應用 X-射線繞射和傅立葉轉換紅外光譜來分析奈米粒子產物和表面官能基。應用分光光譜儀進行測定藥物的載荷和釋放速率。幾丁聚糖修飾包覆的多孔性二氧化矽奈米粒子具有 53.7%的藥物載荷率,比較未修飾的粒子只有 27.9%。藥物釋放實驗,幾丁聚糖包覆的二氧化矽奈米粒子可以延緩藥物釋放,在 5 天釋放 19.7%的地塞米松。本次研究說明幾丁聚糖包覆多孔性二氧化矽奈米粒子是有潛力的奈米藥物載體。