全國中小學科展

臺灣

探討星系交互作用對恆星形成速率與恆星質量關係的影響

星系的恆星形成速率與恆星質量關係一直是天文研究中的熱門主題。為何星系在相似的恆星總質量下有不同的恆星形成速率?這些差異的基本機制是什麼?為了回答這些問題,在這個研究中,我使用了 Sloan Digital Sky Survey(SDSS)的大量光譜數據以及 Hyper Suprime- Cam(HSC)Survey 所獲取的深度成像數據,來研究星系合併對恆星形成速率的影響。首先, 我使用 HSC 圖像來尋找正在合併過程中的星系子集,之後使用了機器學習演算法幫助辨別所有在 SDSS 數據集中有 HSC 觀測的合併星系。然後,我分析合併的不同階段對恆星形成速率與恆星質量關係的影響,並將其與獨立星系的關係分別進行比較。最終,結果顯示,平均而言,合併星系的星形成速率約是恆星質量相似的獨立星系的 2 倍,這證明星系合併是影響星系恆星形成速率與恆星質量關係的關鍵機制之一。

微觀漩渦之力—截油槽中油滴運動軌跡分析

本研究探討油滴在截油槽中之微觀運動行為與流場結構之關聯性。透過模擬截油槽模型,設計不同槽數與隔板長度變化條件,並以油溶性染劑染色油滴,結合 Tracker軟體進行追蹤分析,觀察油滴運動軌跡與滯留時間。研究同時比較不同進水速度對油滴行為的影響,並進行皂化反應秤重分析,以量化截油效果。實驗結果: 一、多槽設計可提供更多擾動與攔截區域,有助提升截油效率; 二、快速進水容易產生漩渦,延長油滴滯留; 三、Tracker能有效捕捉油滴微觀運動,佐證槽體設計與流速改變對油滴分布之影響; 四、皂化產物重量亦能與流場結構形成對應關聯。 綜合而言,隔板設計與進水條件明顯影響截油效率,本成果可作為截油槽優化設計,並呼應SDGs永續水資源目標。

白蟻在不同粗糙表面的抓附比較

昆蟲附著力學中,常用爪與爪間體進行分析。因大多數白蟻沒有爪間體,為了解爪鉤附著時的功能,故選用白蟻單純對爪鉤進行探討。另外,白蟻是常見居家害蟲,會侵蝕建材並危害建築,但白蟻的抓附能力與偏好至今仍未被研究。因此,希望量化白蟻的附著力,並尋找不使白蟻攀附的材料,減少對建築的危害。本研究以常見居家白蟻為對象,首先實施形態觀察,再以自製離心轉盤對抓附能力進行量化,最後使用掃描式電子顯微鏡對爪鉤構造進行分析。發現使白蟻展現最佳附著力的表面顆粒,會受脛節、跗節、爪鉤構成之範圍影響。而顆粒大小與爪鉤尺度、附著形態、微棲地皆有關係。此外,兵蟻在質量、體型與附著表現上均優於工蟻,此結果受階級分工、爪鉤形狀影響。

攔截PM2.5-自創EcoPIV 技術應用於空汙阻隔研究

本研究以風洞實驗探討植被對空汙阻隔的效果與動力機制,並分析為何植被靠近建築物時,攔汙效果最佳?本研究創新提出經濟型粒子影像測速法(EcoPIV),透過強光雷射、折射理論及相關係數法,成功以低成本量測風洞中的流速場。結果顯示,當植被緊鄰建物時,由於建築物的阻擋,會使流體反覆在綠樹帶中穿梭,不僅阻礙後續汙染物進入,也使其滯留於植被中。本研究亦分析紅樹林對於空汙阻隔的優勢及限制,發現低矮紅樹林對於下沉型汙染物具極佳阻隔效果,但當汙染物超過負荷門檻時,EcoPIV 顯示,紅樹林邊緣會產生類邊界層,反而使得汙染物更有效率地傳遞至下游處。文末展現數值模擬結果,汙染物濃度與實驗相當一致。本研究成果可作為政府規劃行道樹配置之原則。

宜蘭地區風場與地形交互作用下的雨量分析

本研究利用中央氣象署2003年至2022年在宜蘭地區的地面測站雨量及風場觀測資料,分別在蘭陽溪以北與以南的平原與山區各選取十個測站進行分析,再輔以宜蘭降雨觀測計畫所提供的探空斜溫圖,探討宜蘭地區三維風場及因特殊地形作用所產生的雨量分布及變化。研究結果顯示:宜蘭地區的降雨量多寡與降雨特性分成五區,分別是中央山脈迎風面(4000~5000mm)>雪山山脈山區(約3500mm)>平原內部(2500~3200mm)>中央山脈背風側(約2700mm)>無地形作用(約1200mm)。其中中央山脈迎風地區年雨量逐年上升,背風面雨量逐年下降。另大尺度的東北季風進入宜蘭平原,與地形交互作用產生繞流西風再與低層東北季風產生輻合舉升作用,常造成了宜蘭地區冬季劇烈降雨事件。

探討長片段非編碼RNA:IRX4-AS1在前列腺癌中的角色 Investigate the Role of Long Non-Coding RNA: IRX4-AS1 in Prostate Cancer

前列腺癌(PCa)是全球男性最常見的惡性腫瘤,雄性激素受體拮抗劑是常用的治療藥物,而其存在抗藥性演進問題。人類基因組有98%的基因未編碼蛋白質,許多研究證明這些非編 碼RNA在細胞中具重要功能,並與前列腺癌進程有關。 本研究藉由分析病人檢體資料,發現IRX4-AS1在前列腺癌細胞的表現量高於正常細胞,並且IRX4-AS1表現量較高的病人五年存活率較差。我們也在體外實驗發現,IRX4-AS1的202異構型主要表現在細胞核;203異構型則多在細胞質,兩者可能有不同作用機轉。相較於IRX 4,IRX4-AS1的穩定性較高,顯示其可能與蛋白質共同作用。在抗藥性細胞株中,IRX4-AS1表現量則低於正常細胞株。 未來將研究IRX4–AS1對前列腺癌惡化與抗藥性的影響,期待其能做為疾病診斷及預後的生物標誌物。

黑水虻蟲糞作為生質燃料的可行性研究

延續去年飼養黑水虻實驗,討論如何利用黑水虻處理生質癈棄物後產生的衍生物--蟲糞。在實驗中利用蟲糞和黃泥混合後製作蟲糞蜂窩煤。探討最適合的原料比例。並比較以蟲糞、木屑、煤碳為原料的燃燒顆粒,碳排放量的差異。

植物精油抑制番石榴瘡痂病原菌之研究

番石榴瘡痂病由Pestalotiopsis psidii 引起,為番石榴重要病害。本研究選用香茅、桂花、迷迭香、茶樹、葡萄柚皮及薄荷等六種植物,透過水蒸氣蒸餾法萃取精油,分別在PDA培養基及番石榴上評估其抑菌效果。 結果顯示,在PDA 上抑菌效果依序為:香茅>桂花>葡萄柚皮>茶樹>迷迭香>薄荷,其中香茅精油表現最佳。進一步以葡萄柚皮精油進行濃度測試,濃度為0.5%、1.0%、1.5%(v/v),施用量為100μl,結果發現抑菌效果:1.5%>1.0%>0.5%。 本研究證實,天然植物精油具良好抑菌潛力,可有效抑制番石榴瘡痂病菌,為降低化學農藥使用、發展環保農業提供可行之天然替代方案,具推廣應用價值。

地下礦工-崎頂子母隧道台灣大蟋蟀生態族群行為之研究

本研究以台灣大蟋蟀(Brachytrupes portentosus)為研究樣本,選定苗栗縣竹南鎮崎頂子母隧道作為研究樣區,探討族群數量變化與生態習性。將樣區劃分為A、B、C三個,並於2023年7月至2024年12月進行一年半的觀察記錄。結果顯示,台灣大蟋蟀的洞穴數量會隨季節與環境條件變化。春季平均孔洞數為35(個/月),夏季增至51(個/月),秋季則降至7個(個/月),冬季回升至16個(個/月)。數據顯示,秋季孔洞數量最少,推測與成蟲繁殖週期有關;夏季為終齡若蟲活躍期,孔洞數量達到最高峰。此外,飼養觀察發現台灣大蟋蟀具有藏食行為,會將食物帶回洞穴內食用,甚至將部分食物堆置於特定區域。這項發現顯示台灣大蟋蟀具備特定的食物儲存策略,對其生態適應性與行為提供新的研究視角。

自製高效能蝦殼電池-新型太陽能電池的探究

研究以生物材料製成電極和太陽能電池的製作方法。以自製四點探針器測自製膜的電阻,得最佳電極條件:溶液pH4.7,-18°C、24hr前處理後噴TPP,在氯化鈉0.1M下反應,電阻率最低6.76Ω·m,機械強度1244.19g,結構穩定且可提升I−的轉換效率。以鋁網-幾丁聚醣氧化石墨烯膜為負極、銅箔-幾丁聚醣氧化石墨烯膜為正極,能使電子移動方向穩定,提升電流,且可彎曲增加應用性;使用花青素/葉綠素天然染料及0.5 M碘酸鉀/碘化鉀電解液,最後製成的電池電功率最高19.58mW,可取代ITO玻璃且串聯3顆可讓Led亮,以500W/cm2 強光照射電池組7天,電功率仍有31.21mW,具高抗衰減能力,未來可推廣至生活及教具使用。