2021年

本研究藉調控電源供應器電壓至高壓模組，可輸出不同高壓電，驅動自製以銅釘與銅管構造離子推進器，產生不同大小推力。因推力極小需自製儀器測量，藉檢流計內渦形彈簧與通電後檢流計指針偏轉，製作電磁扭秤量測微小推力。發現驅動電壓(3.7~7.6kV)與離子推進力呈正相關。調整銅針與七枚銅管間距，間距小於0.80cm，尖端放電且推力略為降低，間距介於1.30cm與1.45cm時，轉變為吸力，進一步觀測單一銅管周圍流場，類似電偶極場分佈，說明離子推進器銅針與銅管間距小，視為平行板電場，而銅針與銅管間距大，可視為電偶極電場分佈。最後間距大於1.45cm時，推力驟減為零。產生離子風，通過銅管後的空氣噴流，磁力不偏向證實不具有正負電性，但未經銅管的噴流應帶有正電荷。

從試驗中得知毛氈苔可以消化分解酵母菌，同時發現不同品種的毛氈苔會有不同的捕食行為：圓葉毛氈苔的外腺毛彎曲將酵母菌移入葉片中心並進行消化；寬葉毛氈苔在彎曲過程中會做一次折返。毛氈苔的黏液皆可抑制酵母菌的發酵，並使用3D列印自製與改良儀器，來量化其抑制酵母菌發酵能力的差異。此抑制能力來自黏液裡的消化酶，發現外腺毛黏液的抑制效果優於內腺毛。利用酵母菌被消化後所釋出成分的模型，將實驗數據逐一歸納出誘發腺毛彎曲的物質是磷酸根、鈉離子、銨根與幾丁質，且以磷酸根為主要物質並會產生彎曲訊息傳遞現象。最後解釋為何寬葉毛氈苔的外腺毛在彎曲過程中會一次折返：不同品種的毛氈苔誘發其腺毛彎曲的物質與所需濃度是有差異的。

隨著無線傳輸技術的進步，第四代行動通訊技術的普及化，以及第五代行動通訊技術的來臨，象徵著無線充電即將取代接著充電線的充電方式，但市售的無線充電產品效率大多比不上用充電線充電，並且必須接觸在充電版上才可充電。為此我們運用磁共振的原理，增加無線充電產品的效率及可使用的距離。用自製的發射器(線圈)及接收器(線圈)模擬天線發出訊號與接收訊號，在發射器和接收器前端各放置一個主線圈用來發揮磁共振的效果，達到增加傳輸效率及可使用的距離。

高基氏體為細胞內重要的胞器，可加工修飾蛋白質並運輸胞囊。我們利用螢光染色法觀察三種不同物種的細胞，高基氏體顯著地聚集在細胞一側。細胞分裂時如何平均分配高基氏體給子細胞？實驗利用基因重組轉殖螢光蛋白標記中心體、微管、內質網、粒線體，發現只有中心體與其延伸的微管會與高基氏體顯著地聚集在同一側，而破壞掉中心體延伸出的微管會使高基氏體無法聚集，由此可推測細胞利用中心體延伸的微管來聚集高基氏體。我們還發現細胞分裂時，高基氏體會先分散到細胞質各處，細胞分裂後再聚集到中心體周遭。在拍攝活細胞細胞分裂的實驗中，顯示中心體會藉由微管聚集高基氏體，以重新排列微管的方式來牽動平均分配高基氏體至兩側。本實驗確認高基氏體的位置與微管、中心體移動有高度相關。高基氏體移動並聚集一側有助於建立細胞極性，這與物質運送分泌、細胞爬行皆有關聯。

在三角形的外接圓上取一點，作其對三角形三邊的垂足，此時這三個垂足會共線，稱為西姆松線。本研究主要探討的問題為：當三角形以其外心旋轉 時 (我們稱之為對徑三角形)，將此外接圓上一動點P對兩對徑三角形分別做西姆松線，我們想研究當P點在外接圓上轉動時，兩西姆松線的交點軌跡為何。我們將西姆松線放在複數平面上來分析，這兩條西姆松線會互相垂直，並且它們的交點軌跡為一橢圓。此橢圓會相切於兩對徑三角形的六條邊，因此我們將此橢圓稱作這兩對徑三角形的「六點橢圓」，並探討這個橢圓的性質。

本研究由科教館的網站上科學研習月刊第54卷第3期探索數學專欄─「周休二日」進行發想。我們進行一般化的問題描述：假如在連假k天當中，任意連續m天之中，剛好要讀n天書，則在連假k天當中的讀書日最多有幾天？以及最少有幾天？本研究嘗試從相關文獻帶入原來的題目規則中，延伸至二維空間並找到其應用，卻意外地發現它其實是一個集合覆蓋的問題。於是，我們便著手進行將一維問題延伸至平面上格子點，以期能提出最佳化的結果，並找出其規律。

全球暖化與氣候劇烈變遷是個迫在眉睫的問題，大氣中溫室氣體增加，主要是由於燃燒化石燃料排放二氧化碳所造成，若能把二氧化碳氣體加以利用，就能有效減緩地球溫度的上升。在本研究工作中，我們首先利用哈默法將石墨與強氧化劑生成氧化石墨烯(Graphene Oxide, GO)，然後以適當比例混合GO、聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)與正己烷，成功地製備出多孔性石墨烯電極，並採用離子液體([EMIm]Cl)/碳酸丙烯酯(Propylene Carbonate, PC)作為電解質，搭配鎂金屬作為陽極，開發出低成本且實用性高的「鎂金屬∕CO2燃料電池」，此電池會將二氧化碳穩定的形成草酸鎂(Magnesium Oxalate Hydrate)封存起來，並產生1.6伏特的直流電壓，此一氣呵成的二氧化碳吸附、封存與產能發電，符合綠色環保與能量再生的永續循環理念，非常值得推廣及利用。

金屬-石墨烯材料在異相催化電極應用被蓬勃研究，製程避免石墨烯破裂或氧化也深具挑戰。高應用價值的金屬-石墨烯必要條件是具低電阻，文獻中銀奈米線和石墨烯兩者組合時，可獲得優化導電性能，並可代替昂貴易碎的銦錫-石墨烯。本研究從紙上薄層實驗，確認銅銀共接具優良催化還原能力，進而採用銅銀共接及化學氣相沉積技術發展出創新簡潔製程，成功製得奈米片狀銀-石墨烯異相材料。本研究製得的奈米片狀銀-石墨烯保有優良導電性及可調變性，而且大大增加石墨烯的抗氧化性。將銀-石墨烯異相結構做為電極以催化水電解產氫，產氫速率又高於銅銀雙金屬電極。除此之外，石墨烯也成為銅銀雙金屬的保護機制，使雙金屬不會因多次使用而被氧化，性能上更具經濟價值。片狀銀-石墨烯具透明度，將應用為可撓式透明導電膜，在穿戴式元件與綠能開發具高應用價值。 Abs

電流變液是一種由介電顆粒和絕緣液體混合而成的特殊流體，在外加電場到電流變液後，二氧化矽沿著電場排列成整齊的鏈狀結構，提升電流變液的黏度。 在這個研究中，使用添加了界面活性劑、親水二氧化矽顆粒以及矽油的電流變液作為研究對象，發現電流變液的黏度可以隨電場增加而有效地增加，且增加的效果會同時受到矽油初始黏度和是否添加界面活性劑的影響，但並非初始黏度越高效果越好，且添加界面活性劑在每一種初始黏度造成的影響也不同。 影響黏度的機制則和液體在電場下的靜態結構以及結構被破壞後的修復速度有關。比較黏度測量、散射光實驗、顯微鏡觀察等實驗結果後，推測該機制作用原理如下: 當矽油的初始黏度較小時，由於二氧化矽鍊的結構較不穩定且修復速度較快，因此主要會是修復速度在控制矽油的黏度，添加界面活性劑後，它會在親水的顆粒表面形成一層高介電常數的薄膜，提升顆粒的極化率，進而加速結構的修復、使液體的黏度增加。而當初始黏度較大時，由於修復速度較緩慢但結構相對較穩定，因此是由結構來決定矽油的黏度。

線蚓(Enchytraeus sp.)與蚯蚓同屬於環節動物門，具有很強的再生能力。Hedgehog(Hh)基因在兩側對稱動物中對體節發育有重要的調控作用，而先前研究中已發現線蚓體內的Hh基因序列，所以本研究希望利用調控線蚓體內Hh基因的表現，探討Hh基因在環節動物生長與再生中的功能。 本實驗首次嘗試將RNAi技術應用在線蚓上。將線蚓浸泡在含有Enc-Hh的dsRNA溶液中以操作RNAi。利用免疫螢光染色法發現Hh基因受到抑制後，線蚓新生體節神經的連接不完整，顯示Hh基因與神經發育有相關性。由於線蚓快速的再生速度、飼養容易、構造簡單及身體透明且方便染色觀察，透過線蚓RNAi技術的建立，除了能進一步探討Hh基因功能外，也希望提供再生研究時的另一種選擇方式。