全國中小學科展

臺灣

咦!誰在花溶失色?

我喜歡吃藍莓、胡蘿蔔與辣椒等不同顏色花青素食物,而且自然課程學到酸鹼指示劑檢測,還有我們找到許多篇文獻顯示藍紫色花青素具有良好的抗氧化效果,所以我們想針對依顏色區分為紅色、黃色與藍紫色花青素進行酸鹼的檢測,深入研究優缺點,針對(1)不同水溫、(2)在酸、中、鹼性水溶液中顏色變化,探討不同顏色花青素溶液辨識酸鹼值之效用,還有(3)添加胡蘿蔔汁、椰子油加胡蘿蔔汁物質,不同顏色花青素酸鹼變化。延伸實驗:研究不同顏色花青素對動物性脂肪溶解的能力,連結日常生活中,食材具有解油膩的功效之探討。最後實驗結果,不同顏色花青素蔬果有其優劣處,我們建議每日健康五蔬果需要不同顏色均衡攝取,才是健康飲食之王道!

在Sapphire 基材上以電化學沉積YAG 螢光薄膜

A novel method of electrolytic Y3Al5O12 (YAG:X, X=Ce, Eu, Tb) phosphor thin-film coating on sapphire was investigated in yttrium, aluminum, cerium, europium and terbium nitrate solution. By means of X-ray diffraction (XRD), scanning electronic microscopy (SEM) observation, and cathodic polarization tests, the most efficient potential of deposition was found in the region between -1.2 V~-1.5 V. The YAG phosphor thin-film was successfully synthesized by the cathodic deposits were heat-treated at 1200 ℃ for 4 hours. The excitation photoluminescence (PL) spectra of Ce3+ in YAG consists of a strong maximum at about λ=520~530 nm that show yellow emission peak, and a red emission was observed at about λ=595~700 nm by additional Eu3+. The excitation PL spectra monitored inλ=480~500 nm with the amount of Tb3+ and that show green emission peak. The fabrication of YAG phosphor thin-film will be useful to improve the emission intensity of the white LEDs in the future.由電解沈積陰極的電位—電流關係圖、X光繞射分析、SEM 觀察及實驗反應的經驗式我們可以知道要在導電的sapphire(氧化鋁單晶)基材上電解沈積合成燒結YAG 螢光薄膜所需之各類氫氧化金屬,其合適的電解沈積電位為-1.2 V~-1.5 V,我們利用電化學沈積法可以成功地合成欲燒結成YAG 螢光薄膜所需之氫氧化金屬,將所合成之氫氧化金屬放入高溫爐以1200 ℃高溫燒結4 小時後,依據我們目前以光螢光激發(PL)這些YAG 薄膜的光譜結果,可以成功地得到YAG:Ce(λ=520~530nm)黃光螢光薄膜、YAG:Eu(λ=595~700nm)紅光螢光薄膜及YAG:Tb(λ=480~500nm) 綠光螢光薄膜,證明以新的電化學方法可以成功製備YAG 螢光薄膜,相信這些研究成果未來應用在研發提昇白光LED 發光效能上有極大之助益。

暗「腸」玄機!-魚腸腸內菌的拮抗作用

我們從校園生態池吳郭魚的腸內挑選出二十二個菌落,並透過含1%碳酸鈣的MRS培養基篩出五株可產酸的細菌,藉由基因體定序並比對序列,我們確定篩到了四種不同的乳酸菌。分別為Streptococcus anginous MD1, Lactobacillus casei MD10, Lactococcus lactis MD14 和Enterococcus raffinosus MD18。經由培養基上的拮抗圈實驗,證實了此四株乳酸菌皆具有拮抗嗜水性產氣單胞菌(Aeromonas hydrophila) 的能力。實際將乳酸菌和嗜水性產氣單胞菌投餵到斑馬魚幼魚時,則以Streptococcus anginous MD1與Enterococcus raffinosus MD18有明顯的拮抗效果,其中Streptococcus anginous MD1對斑馬魚幼魚生長影響最小且拮抗效果最久。所以,我們認為Enterococcus raffinosus MD18在未來最有發展成生物製劑的潛力,可運用於魚苗存活率的提升,代替抗生素來對抗嗜水性產氣單胞菌(Aeromonas hydrophila)。

空氣冷淬效應於氮氣常壓噴射電漿碳布改質之影響 : 應用於聚苯胺-奈米碳管複材超級電容

本作品研究空氣冷淬效應於氮氣常壓噴射電漿碳布改質之影響,改質碳布並應用於聚苯胺-奈米碳管複材超級電容。操作常壓噴射電漿處理碳布時的氣體通過石英管內外流速差造成壓力差(白努力定律)將環境中空氣引入噴射電漿下游同步和氮氣電漿高反應性粒子及碳纖維進行反應。由XPS分析結果,無論有無空氣冷淬,常壓電漿處理有效可改質碳布碳纖維,在碳纖維表面產生含氧官能基且有滲氮效果,改善碳布親水性。無處理碳布具有高水接觸角,電漿處理後水珠完全滲入碳布。引入環境空氣處理的碳布具有較高量含氧官能基,即空氣中氧氣有效參與反應。高親水性的碳布電極可增加和電解液接觸面積,降低介面阻抗,增加電容值。常壓電漿處理可有效增加電容值。

「蕨」妙好計-探討蕨類孢子囊的結構、孢子彈射機制與演化的關係

好奇著生蕨類到較原始蕨類的孢子囊開啟,在周遭環境找到十二種進行研究。結果顯示,擬蕨和厚囊蕨類孢子囊厚且無柄,孢子直接掉落;原始薄囊蕨海金沙頂生環帶開啟未彈射,芒萁與鬼桫欏斜生環帶具短柄與無柄,五種較進化薄囊蕨垂直環帶具長柄和唇細胞,開啟並彈射;孢子受保護減少。環帶構造和水與空氣移動影響開啟角度、機制和射程,伏石蕨平均開啟角度最大,杯狀蓋骨碎補平均每秒開啟最快;海金沙和芒萁為第一類型槓桿,鬼桫欏、伏石蕨為第三類型,鹿角蕨、毛蕨、台灣山蘇花和杯狀蓋骨碎補為第一、三類型;開啟角度與射程成反比,推測與生長方式有關。擬蕨、厚囊蕨和原始薄囊蕨多為地生,較進化薄囊蕨多為著生;最後,分析演化過程並繪圖。

土壤也有健康檢查?校園食農教育土壤性質之研究

康軒版自然課本第七冊第三單元「大地的奧秘」有觀察土壤課程,想了解食農土壤性質,便研究這主題。 A、C與D區是「砂質壤土」,是「壤質土壤 (中質地)」;B區「壤質砂土」,是「砂質土壤 (粗質地)」,B土質比較觸感粗糙。密度與土質組成對植物根部生長關係,B、C、D區「理想總體密度」,A介於「理想總體密度」與「開始影響根系生長的總體密度」之間。 含水量D區最大、C最小,土壤呼吸量B區最大、D最小,D區土地最貧瘠,因高含水量、低密度及最小呼吸量,B土地最肥沃,因土質濕潤、密度適中、呼吸量適可。 A、B、C區pH微鹼性,D區中性,全區pH 7.1-7.8,適合種玉米、胡蘿蔔、白菜、蔥、芋頭、大蒜及韭菜進行食農教育。

鹹「魚」翻身,「海」好沒「塑」~以廢棄魚骨與海藻酸鈉製成生物塑膠之探討

全球每年生產塑膠製品約1.4億公噸,而塑膠製品需要大約四百年的時間才能被自然分解,在海洋形成塑膠濃湯的情形,近年來環保意識抬頭,我們關心這個議題,因此本研究想了解如何利用生活中唾手可得的素材製造環保塑膠,從廢物中尋找可行的機會,從打魚丸刮除魚肉後所剩下的魚骨為材料,探討何種魚骨較適合製作生物塑膠,並探討加入魚骨後製成的生物塑膠的抗菌性為何;以何種材料作為魚骨黏合劑有較強硬度,如何增加魚骨塑膠耐重性,製成的魚骨塑膠耐熱性、耐酸性範圍以及魚骨塑膠的防刮性為何,進而瞭解魚骨是否有再利用價值,形成具有良好物性及化性的生物塑膠。

非線性光影共振:利用雙振盪器研究其相位耦合特性

在此科展實驗中,我們設計一對耦合的蠟燭火焰振盪器來觀察之間的相對距離改變與耦合相變的關係,並用iphone慢速攝影與Tracker分享軟體來分析同步振盪與振幅死亡的區域,即期導致相位翻轉分叉變化的實驗條件;實驗結果顯示相變區域發生於雙振盪器距離d=0.8~1.2公分間,且在d=0.8公分處觀察到同步振盪(IP)、振幅死亡(AD)、反向振盪(AP)和相位分叉振盪(PFB)的混合狀態,我們成功的利用簡易雙振盪器實驗來解釋此非線性物理特性,而進一步瞭解振幅死亡和相位翻轉分叉之間的這種轉換現象,在未來,此成果將有助於我們避免其他的不適現象發生,例如神經元和腦細胞中的振幅死亡、捕食者系統中的振盪狀態、振盪傳播、或傳染性疾病傳遞等現象。

不同種類與濃度的金屬奈米粒子輔佐NaBH4還原對-硝基苯胺反應速率常數的研究

L-多巴在酪氨酸酶的作用下,可以轉換成多巴醌,多巴醌繼而自發轉變為黑色素,在此實驗當中,利用帶有青枯病菌的酪胺酸酶基因片段pBAD-518458-bbr的大腸桿菌(E. coli DH5α)將L-多巴轉換成黑色素,然後將微生物去除,只保留黑色素,以避免之後的實驗受到細菌的干擾。 分別將四種金屬離子,Au3+、Cu2+、Co2+、Pd2+ 以1.0 mM的濃度加入黑色素中,使黑色素將金屬離子還原成金屬奈米粒子,形成含有黑色素與金屬奈米粒子的混合溶液。將黑色素去除,避免之後測吸收時受到干擾。再以冷凍乾燥機抽乾乾燥,去除水分以利保存。 將對-硝基苯胺與已乾燥的金屬依照一定濃度加入96孔盤中,再加入硼氫化鈉當作還原劑,也是提供氫陰離子的來源,將對-硝基苯胺還原成對-苯二胺,用Multi-Mode Microplate Reader (BioTeK)測每隔10秒波長385 nm的吸收,再將數據整理成反應速率常數。在四種金屬當中,奈米金的催化速率最佳,所以選擇金屬金以濃度0.1、0.5、1.0 mM作濃度的探討。

Technical Revival of Traditional Blue Dyeing through Zeolite Catalysis and Electrolysis