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2023年

全無機 CsPbBr3鈣鈦礦量⼦點與其⼆價陽離⼦摻雜之光學特性、穩定性與噴墨列印應⽤之研究

本研究提出一款新型硫化氫偵測之螢光探針,我們選用BTIC作為探針螢光主結構並藉由修飾上疊氮達成偵測硫化氫之目的。帶入設計上,利用PPH3形成與粒線體的電位差使其將探針帶進粒線體,最終進行粒線體內硫化氫之偵測與顯影。 目前本實驗已合成出螢光探針基本結構與側鍊結構,並初步檢測探針對於硫化氫的偵測能力,確認其能夠與之反應並有顯著螢光變化。另外,目前已成功接上側鍊,待純化出目標產物後將進行進一步的性質檢測,包括選擇性、靈敏性、及持久性。 最後,我們預計將探針實際進行生物顯影,做多個結構顯影的比對,確認本研究之成效。此外,我們希望此款螢光探針除硫化氫偵測外,還能夠進行生物機制探討或疾病細胞篩選的應用。

探討不同型態的海底峽谷對底棲動物群聚結構的影響

深海複雜多變的環境因子塑造了多樣的生態棲地,海底峽谷便是其中之一。全球9000個海底峽谷涵蓋了大陸斜坡總面積的11.2%,其中有6個峽谷分佈在臺灣西南海域。本研究結合作者出海採得的樣本與國內海洋研究所的採樣資料,探究西南海域高屏與枋寮峽谷的生態結構。 本研究應用生態統計分析,發現兩峽谷的主要差異為沉積物來源、粒徑分佈與物理性擾動強度不同,使兩峽谷的生物密度隨深度變化趨勢截然相反,生物組成亦存在顯著差異。接著藉由建立模型分析,驗證環境擾動與食物量為形塑區域性生態結構的主導因素,結果發現環境擾動對生物的影響幅度大於食物量,並討論了峽谷地形作為天然實驗室的潛力及未來研究發展。

冰棒棍骨牌模型建立與運動分析

本研究主要研究冰棒棍骨牌在崩解時波峰的軌跡,並且逐步分析物理原理。首先,討論冰棒棍的基本性質,接著拍攝崩解時的影片,並分析產生眼鏡蛇波的原理,過程中發現了不同的排列順序會分別產生眼鏡蛇波或C波,以及當以眼鏡蛇波結尾時,波峰都會有一個旋轉的現象我們使用了Tracker程式來追蹤冰棒棍骨牌崩解時的波峰軌跡,且發現大部分冰棒棍軌跡都呈現相同的函數關係,並建立模型來研究其性質。 本研究已有初步的結果,我們計算出了冰棒棍的楊氏係數,並且做出了冰棒棍波形的擬合。另外也從不同觀察角度觀察出冰棒棍的運動情形,分析出單一冰棒棍的整體受力與運動情形。根據單一冰棒棍的轉動狀況,觀察出類似於進動現象,並對此深入討論。 未來我們希望能夠結合楊氏係數、冰棒棍波形疊合以及冰棒棍受力情形來建立專屬於冰棒棍波的物理模型,並研究其轉動互換模式。將其利用在工程學上。

Analysis on a New Electric Field Measurement Method Using Ionic Propulsion Propeller

Given the high sensitivity of electronic instruments, electromagnetic field intensity measuring is now becoming an essential part of the industry. Current electric field intensity meters are unfit for individual use and focus mainly on electromagnetic radiation rather than the field itself. In ionic propulsion, the propulsion force is proportional to electric field intensity but the use of this property on measurement remains largely unexplored. Here, our team investigates ionic propulsion in electric fields generated by electro-static methods and then systematically varies the point of measurement inside the field, thereby altering the intensity of the field without focusing on electromagnetic radiation. By combining the Van de graaff generator with an adjustable ionic thrust propeller, we find that the propeller speed which is proportional to the electric field is directly determined by the electric field intensity. Furthermore, we applied stroboscopy to the system to measure RPM, and have achieved the direct interaction between field intensity and RPM, which could be a new meter for field intensity measurement.

Human-computer Interaction-based Millimeter-wave Radar Gesture Recognition

本研究提出了一個毫米波雷達即時動態手勢辨識技術,透過幾個簡單的手勢取代鍵盤和滑鼠來操作應用程序,從而提供更生活化和直覺化的人機介面。我們透過手勢屬性分析、手勢訓練資料格式選擇評估、學習模型效能評估和系統實測性能分析,以提高手勢控制人機界面的實用性。我們的學習模型採用一大小為415 KB的1DCNN+LSTM混合模型支持四個動態手勢,並在德州儀器的FMCW雷達評估板上以30 FPS的採樣速度進行手勢識別。我們在7個用戶(包括5個右撇子和2個左撇子)的多媒體撥放實際測試中達到94.5%的操控準確率。此外,我們的方案在實驗室環境之外的複雜空間中操控應用程序,也不會有明顯的辨識錯誤的情況發生。

線翅搖蚊誘捕蚊幼蟲特性及乾旱高溫環境下之生存策略研究

搖蚊幼蟲棲息於暫時性水域,面臨乾旱、暴雨和天敵等逆境。本研究探討其與斑蚊的互動及逆境下的行為和基因表現。田野調查觀察到搖蚊的棲地常有其他蚊蟲共存。使用線翅搖蚊進行實驗,發現蚊蟲偏好於搖蚊棲地水產卵,次世代定序 (NGS) 顯示線翅搖蚊幼蟲優勢腸胃菌為 Novispirillum sp.;幼蟲競爭中,白線斑蚊優先捕食搖蚊;生長於搖蚊棲地水使白線斑蚊延遲化蛹,且羽化之成蟲多為雄性。搖蚊幼蟲築繭巢固定及禦敵,低水位、土砂和高溫會促進築巢,低溫則會降低搖蚊的存活率。光照使黏液繭中的搖蚊幼蟲 hsp 表現量增加,令土繭中幼蟲大量表現血紅蛋白;溫度上升則使幼蟲血紅蛋白表現增加。本研究顯示,搖蚊族群在氣候變遷下可能的存活策略。未來可以針對搖蚊腸道菌挑選吸引蚊蟲之菌種,評估應用生態友善管理淡水域棲地及病媒生物防治。

即時觀測核苷酸調控單一DNA 分子上重組酵素的結合反應

在DNA重組反應中,核苷酸擔任輔助重組酵素E. coli RecA蛋白和DNA結合的重要角色,近期研究發現環狀核苷酸 Cyclic di-AMP 和Cyclic di-GMP是細菌內普遍控制複雜細胞活動的二級訊號,因此本研究運用單分子拴球實驗直接觀察單一DNA分子,以布朗運動值反映DNA長度的特性,分析環狀核苷酸參與調控後,重組酵素結合上DNA的反應速率與機制,進而了解環狀核苷酸在調節基因組穩定性的角色。 藉由分析單一種類核苷酸與混合核苷酸的實驗結果,得到兩種環狀核苷酸在重組酵素的結合反應中皆屬抑制劑,大幅降低蛋白結合上DNA的反應速率,且就結構來看,相較一般參與反應的三磷酸腺苷會增加DNA長度,新發現Cyclic di-AMP有縮短部分DNA長度的特質。 由於DNA修復主要倚賴DNA重組反應進行,因此若細菌DNA出現損壞時,加入環狀核苷酸抑制重組酵素結合上破損的DNA分子,使細菌DNA無法成功複製,達到預防細菌擴散的效果。

液滴懸浮於移動表面現象之探討

液體無固定形狀且往下流。我們偶然得知液滴能在移動表面上維持球型並懸浮數分鐘[1],故設計實驗探討物理機制。設計出能高速旋轉且維持穩定的滾筒,是首要克服的關鍵;而為了解液滴轉動行為,我們學會操作粒子圖像測速法。此研究控制參數包括滾筒轉速、液滴半徑及種類,除了指出過去文獻未討論的重要細節,並嘗試建立解釋此運動行為的物理模型及推導方程式,得到簡單的解析解和物理圖像。 實驗上,相較在靜止液面只懸浮0.27秒,矽油滴在穩定移動表面可懸浮數分鐘,此可用文獻[2, 3]中的「空氣墊現象」解釋。移動表面上穩定懸浮的液滴,傾斜角θ與滾筒切線速度v及液滴半徑r的-2次方呈正比,實驗數據與我們的預測皆相符。液體種類影響懸浮的最低轉速,液滴受的交互作用力也因液體種類而異。未來將分析液滴晃動程度、可保持懸浮的速度區間與液滴半徑之關係。

二氧化碳高選擇性轉化生成合成氣之碳中和工程

近年來碳排放的淨零是全人類所想達成的共同目標,因此本研究透過油浴將鐵、鈷或鎳離子與配位基配位,並形成以2-甲基咪唑為配體的前驅物沸石咪唑骨架,以及以雙氰胺和葡萄糖反應為配體的前驅物類石墨相氮化碳,再鍛燒形成可導電的催化劑。研究者分別以上述兩系列的金屬單分散催化劑,使用氣液分隔的氣體擴散電極進行電解人工光合作用,將CO2高選擇性地還原為CO,並探討各催化劑產CO效率。本研究發現鎳金屬類石墨相氮化碳對CO2還原反應的選擇性極高,能使產CO效率達到99%。而CO作為合成氣已有成熟的工業製程,能生成許多具經濟價值的產物,工業需求量非常大。未來若實際執行,則有助碳中和目標的達成。

Studies of spatial self-phase modulation of the laser beam passing through the olive oil

橄欖油含有葉綠素a,葉綠素b,和胡蘿蔔素等高熱吸收率的物質;高斯光束照射橄欖油時,橄欖油吸收的熱量,使橄欖油產生溫度梯度和折射率梯度,並產生熱透鏡(Thermal lens)和自調相(Self-phase modulation)現象。 以雷射光照射盛橄欖油水平置放的方型盒時,中央軸的照度最大,橄欖油的溫度最高,折射率和密度最小。由於對流作用的影響,使得光束照射到的橄欖油的上半部折射率梯度小於下半部;光束通過橄欖油後,在屏幕上出現的繞射圖樣呈現上半部的亮帶半徑小於下半部。 將橄欖油改置圓柱筒中,雷射光由上向下照射,可以消除熱對流現象。用不同功率的雷射,照射不同液柱高度,和不同熱吸收率的橄欖油;探討功率、液柱高度、和熱吸收率對:繞射亮帶最大半徑、繞射亮帶半徑隨時間的變化、和亮帶數目的影響。