2022年

本研究發現玉米粒受熱爆開的時間分布圖形，不符合普松分布圖形，證明玉米粒爆開不是一個隨機事件。研究亦發現玉米粒爆開的時間，會受玉米粒內水分的多寡與加熱時油溫的影響。從玉米粒在加熱的過程中，尖端的小孔會冒出氣泡，我們建立了「玉米粒壓力鍋模型」、發現玉米粒冒出氣泡的速率改變，符合白努力定律。再將玉米粒內產生的水氣莫耳數減掉溢出的水氣莫耳數，配合理想氣體方程式，我們得到一公式，可以解釋玉米粒在加熱過程中的壓力變化。並從此公式可解釋為何玉米粒在水分多、高油溫、孔徑小的情形下容易爆開。最後我們將推論的物理模型做數值模擬，發現模擬結果與實驗所觀察的現象相符。

此研究由2020的IYPT中的其中一題的題目中發現，當兩根以上的蠟燭擺在一起時，蠟燭火焰會產生穩定的耦合震盪，於是本研究將深入探討此現象。我們將兩組蠟燭束以不同的距離由近而遠擺放，發現其會產生同相震盪、轉相序、反相震盪的現象。除了觀察蠟燭火焰不同的震盪的模式，也分析了其在各個模式下的相位差與頻率。接著我們以理論模型來探討蠟燭火焰在不同的間距時的理論相位差與頻率，並與我們得到的實驗數據進行比較與討論。再來為了觀察蠟燭周圍氣流流動的情形，我們使用紋影攝影觀察並使用線香煙霧與PIV技術來分析周圍氣流的流動速率與氣流產生漩渦的位置，與在不同的震盪模式下蠟燭火焰周圍渦流出現的特徵和渦流交互影響的情況。我們利用其得到的結果建立一氣流流動模型來解釋周圍氣流流動、渦流與蠟燭火焰震盪的現象的關聯並嘗試驗證，且希望尋找到更穩定的震盪器取代蠟燭。

本研究藉由孔洞抽氣控制氣流邊界層，影響尾部渦流以達到減阻效果。研究主要探討的變因有:孔洞大小、抽氣速率，進而發想抽吸設計是否可運用在旋轉圓柱上。實驗與之前不同的是為抽氣孔洞加裝導管，以及創新的實驗旋轉裝置。實驗結果顯示，透過延緩邊界層分離可以有效控制阻力，在雷諾數15000時，可減阻。抽氣速率達22m/s，減阻最大值達23%。此實驗想法可有效達到減阻效果，並且可以使旋轉葉片減少旋轉阻力，在電壓6V時，轉速提升11%。未來期望能應用在風力發電機葉片上，減少旋轉風阻，提升發電效率。

本研究之反應產物Chromeno[4,3-b]pyrrolidine之衍生物含有吡咯烷及二氫苯并哌喃的骨架，而此二者存在於許多藥物及天然物中，例如：尼古丁及蛋白質中的脯胺酸皆為吡咯烷的衍生物，含有二氫苯并哌喃骨架的藥物則通常被應用於消炎藥物中。本研究主要反應是以對甲基苯醌衍生物與亞胺葉立德前驅物在相轉移催化劑及無機鹼的催化下進行(3+2)環加成反應與oxa-1,6-加成反應，合成出Chromeno[4,3-b]pyrrolidine之衍生物。利用改變不同的相轉移催化劑、溶劑和無機鹼的種類及各反應物的當量數，篩選出進行本反應的最佳反應條件。在此優化條件下，進一步使用不同的掌性相轉移催化劑，以探討本反應之光學活性。並利用無機鹼的篩選，以排除背景反應發生的可能性。希望最後能於起始物上替換不同種類的取代基，以探討本反應之反應活性，並增加其未來應用的多樣性。

本研究選用Aspergillus tubingensis、Aspergillus oryzae、Aspergillus japonicus 三種真菌作為研究對象，將實驗分為兩個部分，一為三種真菌是否能降解PU、PE、PLA三種塑膠，結果發現Aspergillus tubingensis在黑暗中皆能降解塑膠而效果為PU、PE>PLA，Aspergillus oryzae 與Aspergillus japonicus則有降解PU與PLA之能力。二為探討Aspergillus tubingensis在不同色光及不同pH值下降解塑膠的效果，結果發現Aspergillus tubingensis 在相同色光不同瓦數情況下，降解PLA的能力為3W>1W，降解PU則是1W>3W；相同瓦數的情況，降解PU能力為白光>紅光>藍光，降解PLA能力為紅光>白光>藍光；在pH=4及pH=9環境中皆無明顯降解塑膠之能力。

隨著資訊科技日新月異，每位中學生幾乎都有智慧型手機等3C產品。下課時，教室「人手一機」景象已屢見不鮮。對此，學生是否適合在下課時間使用智慧型手機等3C產品？各方觀點尚未有定論。因此，本研究使用「眼動儀」與「腦波儀」等腦神經科學儀器，邀請48位15歲中學生參與本實驗，探究他們從事不同類型「下課活動或行為」歷程，其「專注度」與「放鬆度」差異情形。本研究的主要結果是：1.中學生無論從事哪一種「下課活動或行為」，對於他們後續進行「問題解決」時「專注度」的影響，並沒有顯著性的差異。此結果「反駁」當前多數師長主張「把玩3C產品影響學習」論述。2.中學生從事「回交友訊息」活動時，其「專注度」呈現「先上升後下降」的趨勢。因此，本研究建議中學生於下課時段，可以在前3分鐘先「閱讀或複習重點」，然後「閉目養神」，如此，可能在後續學習能獲得較佳的學習效果。但是，本研究仍建議中學生在下課時盡量避免從事「玩線上遊戲」活動，以避免後續學習「專注度」下降。

本研究開發一種檢測水質之創新技術，利用電化學阻抗分析法檢測水樣中微量的銅離子。本實驗研究確知：當溫度越高，溶液的電阻值越小；離子濃度愈低，測得的溶液電阻值越大，且皆具有檢量關係，濃度量測極限可至10-6 M。此外，以鏈狀硫醇連結組胺酸之改質電極對銅離子皆相對具較佳辨識能力，又以 11-MUA改質電極靈敏度與量測極限皆最佳，最低濃度可量測至數量級10-8 M (約0.0019 ppm)，遠低於現行銅離子流放標準。以效能最佳之11-MUA改質電極以環境水樣外加法量測不同銅離子濃度下之Rct值，發現兩者亦具有線性檢量關係，因此此檢測模組適用於環境水樣之檢測。 目前已確認此檢測模組適用於環境水樣中銅離子濃度之定量，未來期望拓展此檢測法於不同重金屬離子，以對不同離子具選擇性之單分子層材料修飾於電極表面，使此檢測模組能廣泛應用於水樣中常見重金屬離子之濃度檢測。

癌症已嚴然成為全球人類最難克服的一種疾病，而其中治療後對於藥物產生抗藥性的難題，依然是一個很難突破的瓶頸。因此於本研究中，我們將利用鐵鉑 (FePt)奈米粒子來當成一新穎的治療方式，並觀察在具有對標靶藥物Geftinib(GEF)產生抗藥性的肺癌細胞中，是否可以產生毒殺的效果。我們從感應耦合電漿光學發射光譜儀(ICP-OES)的結果中發現，具有標靶抗藥性的肺癌細胞GR+對比不具抗性的HCC827細胞，會有著較高的奈米粒子吞噬量，並從細胞群落形成試驗(Colony formation assay)中觀察到，GR+細胞在接受奈米粒子後開始走向死亡，並伴隨活性氧化物質的產生。進而從西方墨點法的實驗結果中發現，GR+細胞的死亡機制為鐵凋亡(Ferroptosis)，綜觀以上結果，我們發現鐵鉑奈米粒子確實具有成為克服標靶藥物抗性藥物的潛力

在國中及高一的數學課程當中，我們都學過「等差數列」這個單元，而本文的研究著重於在某些限制條件下等差數列的產生時機。在本篇報告中，我們從給定整數範圍(如：從0到n)的條件下出發，去探索在給定的範圍當中至少要加進去多少正整數才能確保其中存在三個數字成等差，進而定義等差指標等概念。我們研究了各個數字n的等差指標，並找出其關係，進而延伸出相關的不等式，然後進行推論。最後，我們藉由發現了一些規律得到了一些可增進最小等差指標的估計，我們大略估計了其上下界，並嘗試往探討不存在三正整數成等差數列的自然數集合密度去做發展，用集合密度的角度去切入討論，以幫助我們的估計和定理推導。

本文主要在探討如何將二維Lill Path的性質推廣至三維。和二維Lill Path的結論相同，我們證明若有一自原點出發的射線在多項式函數f(x)的三維Lill Path進行反射（依三維Lill Path反射規則），且此射線通過三維Lill Path終點，則其充要條件為f(x)=0有一實根(-tan⁡θ )，其中θ為射線與三維Lill Path圖形所夾的角度。我們仿照參考資料[2]的方式，證明了若多項式所對應之三維Lill Path圖形是封閉的，則其充要條件為此多項式有一因式為(x^3+1)；同時，我們解決了參考資料[2]中教授所提到的一個問題：當路徑夾角不為π/2，且其三維ϕ-Lill Path圖形為封閉的，則其充要條件為多項式有一因式為 [x^3-(cos⁡ϕ ) x^2-(cos⁡ϕ )x+1]。