2024年

當船開過水面，因為內波而產生船速下降甚至停滯不前的現象，稱為「死 水效應」。此現象好發於初春冬冰消融之際、河川出海口等容易出現穩定密度分層區域。本研究主要針對「死水效應」進行探究，運用食鹽水製作密度分層，在水槽中利用模型船模擬現實中可能發生的情況，了解內波與死水現象的 關聯。 結果顯示當拉力較小、船重較重、上層水較薄、下層水較厚時，較容易發 生劇烈的死水現象。無論船速為何，在 Froude number 接近 1 時皆會受到內波影響，造成加速度減緩，當加速度達到負值，稱為死水現象。船一旦發生過一 次死水現象，並再加速時，船尾流會增強殘存的波，船極有可能再次陷入死水 現象，使得 Froude number 在 1 附近上下震盪，須等內波破碎或分層混亂時才 能完全脫離死水現象。同時本研究也發現船速與平均波速具有一關係式，可協 助進行觀測上等用途。

現今的海洋環境問題及海上國防安全問題已成為現代人密切關注的焦點，為了解決每年 800 萬噸的垃圾流入海洋和烏俄戰爭的黑海水雷，我們設計了氣泡牆攔截河道垃圾及排除船艦周圍的飄浮式水雷；為了解氣泡牆攔截垃圾的效果，以及氣泡系統對水雷的推開程度，我們設計以下三組實驗:打氣深度與作用範圍的關係、氣泡排放量與作用範圍的關係、水流的偏折角與瞄準誤差關係。當氣泡牆與物體速度方向夾 45 度角時，可以由水流的偏折角與瞄準誤差的關係式得知，兩氣泡中心的間距約在 10cm 時擁有最佳經濟效益。在製作排除水雷的氣泡牆時，根據打氣深度的關係式得知，打氣深度越深越符合經濟效益。依照氣泡排放量的關係式得出，以上兩組氣泡應用在氣泡排放量 4L/min 時最符合經濟效益。我們依照實驗數據找出最符合經濟效益的各項氣泡牆參數，以解決海洋垃圾問題及漂浮式水雷的威脅。

本研究透過一步煅燒法，成功將天然檸檬酸及尿素，製備成環境友善之碳量子點（CQD，尺寸約 2.7 nm），其有良好水相分散性與窄半高寬之藍色螢光。接著，將塗 CQD 的桑葉餵養五齡蠶，直到吐絲生成 CQD 螢光蠶絲（CQD-S），並觀察到蠶寶寶茁壯成長、結繭、成蛾、產卵，證明了 CQD 優異之生物相容性。螢光光譜證實，隨著餵食 CQD 濃度增加，螢光將從原本的藍光（435 奈米）紅位移至綠光（548 奈米）；原因在於，其表面含氧官能基（C-O/C=O）降低（XPS- C1S 證實），導致由較微弱藍光轉成綠光蠶絲。SEM 顯示，CQD-S 的直徑和表面粗糙度有顯著差異。FTIR 和拉曼光譜證明 CQD 餵食，導致蠶絲的 β-折疊結構發生變化。藉由 CQD 與細胞膜之間的靜電吸附，可以在 10 分鐘內標定大腸桿菌。照射 UV 光結果顯示，CQD-S 可於 10 分鐘內，吸附和光催化降解污染物 （R6G）。此 CQD-S 的研究符合永續發展目標，並兼具創新性與產業應用性。

腦溢血是由於腦血管的破裂出血所致的嚴重醫療事件，雖能以開顱手術降低原發性腦損傷所致的物理傷害，但尚無特效藥能改善患者手術預後。本研究旨在開發腦溢血治療的新療法。藉由紅血球與微膠細胞（BV-2 Cell Line）的離體實驗模擬腦溢血病患殘留於腦中的血腫塊與微膠細胞在腦部的吞噬情形，探討神經胜肽 Urocortin (UCN)的清除血腫塊的療效。以螢光標籤的方式確認微膠細胞的紅血球吞噬作用，分析 UCN 對微膠細胞吞噬紅血球的量值 （Phagocytosis Index）、及發炎(M1)/抗發炎(M2)的基因變化（RT-qPCR），發現 UCN 能有效增強微膠細胞的吞噬能力，同時亦能調控其 M1/M2 的作用。期望此研究結果能有助於了解 UCN 清除腦血腫塊的作用，作為開發腦溢血新療法的參考依據。

再生醫學透過控制幹細胞分化以應用於修復受損或是建構新組織。目前誘導幹細胞分化的方法多為添加成長因子的化學誘導法，然而此方法具有高成本和費時等缺點。在本篇研究中，我們以人類臍帶間質幹細胞，作為誘導分化對象，使其貼附於具最適化圖形的膠原蛋白微島嶼，結合大氣電漿及 H2O2 二種氧化應激法刺激細胞，探討誘導 WJ-MSC 幹細胞分化的最佳條件。在本研究中，我們發現單獨使用大氣電漿處理可使成骨分化率增加，而大氣電漿處理再加上星形微島嶼培養細胞時，則更顯著的提高成骨分化率。未來嘗試以 H2O2 誘導幹細胞分化， 並進一步探討大氣電漿和 H2O2 提高脂肪分化率的條件、影響分化的機制，期望能此新技術取代傳統化學誘導法，對組織工程做出貢獻。

對於一個連通簡單圖G，由點v作為出發點，每次皆以機率均等的原則選擇一條邊移動，在點跟邊都可以重複使用的情況下，移動的過程將依序形成一條道路，當第一次走回v時，則形成特殊的封閉道路，本文的研究是探討這種特殊封閉道路的邊數期望值。考量移動的過程中能否立即回頭，我將問題區分為兩種類型的期望值，利用矩陣解聯立方程組的概念，提供了演算法來求解。此外，我也進一步探討兩個期望值之間的相關性，並利用圖的總邊數以及點度數來刻畫期望值。我亦試著修改機率均等的原則，將選擇邊的機率一般化，探討期望值的特殊性質，從中刻畫出充分必要條件。

本研究利用福爾摩沙衛星 5 號及 Sentinel-2 之衛星影像監測 2018-2023 年集集攔河堰集水區的變化量值，並利用 Semi-automaticClassificationPlugin（SCP）及 NormalizedDifferenceWater Index（NDWI）兩種指標運算方式，比較集集攔河堰的水體面積變化及兩種指標的差異與應用。結果顯示 NDWI 相較於 SCP 更接近水利署所提供的航照資料，因此 NDWI 在測量水體範圍上具較高可信度。 如果用（面積×水位高度）無法真實計算可利用的水資源，因為水面下的沉積物會隨時間增減或遷徙。因此我們利用地表輻射值與數值高程模型（DEM）模擬水下的沉積物堆疊情形。為證實地表輻射值與地形有關聯性，因此利用水利署光達剖面圖資與本研究計算結果比對，發現乾季時模擬結果與光達實測地形資料高度相似。 此外亦利用 NDWI、NDVI 與空拍圖的相互比對重新細分不同物質在 NDWI 的適當數值區間範圍，能有效將濕砂石與深水區分離，並應用於其他及水樣區。

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。

本研究主要是研究雷射光通過瓶底的圖紋，出現多樣性的焦散曲線圖形。瓶底的圖紋有數字、花紋、環保標章等，焦散圖則是由亮暗相間一環一環的曲線組成的繞射圖。 研究分析焦散圖的共通性，有焦點、折皺、尖嘴、三曲、橢圓、雙曲、類牛頓環、海波、沙灘共九類基本單元圖，以數學函數方程式表示並探究圖形與玻璃的紋路結構的關係。 探討最外環的寬度的變化得知： 1.每個焦散圖最外環的亮帶最寬，然後依次寬度漸小。 2.圖紋到螢幕的距離、入射光波長與寬度呈線性增加。 3.入射角度、瓶底圖紋的曲率與寬度呈線性減小。 改變折射率，結果焦散圖形狀樣貌不變，縮小後仍然呈現立體狀。而且在水中最外環寬度與距離成正比，入射角度線性減小，波長線性增加趨勢。 未來希望能繼續探討複雜的焦散及 3D 立體的實像圖，應用於光學藝術的創作及室內設計上。

「2030 永續發展目標」，其中 SDG6 clean water 和 SDG13 的 climate action 讓我們開始思考怎麼樣可以讓人人能享有乾淨衛生的水以及面對氣候變遷的調適。我們建置一套液流式脫鹽電池實作海水淡化實驗，並將電極以碳布作修飾， 在 0.4 V 的操作條件下進行了 450 分鐘的海水淡化實驗。海水的導電度在淡室中從 45.36mS/cm 降至 0.29 mS/cm，並於濃室中提升至 76.17mS/cm。其 ASRR 為726.98μg/min/cm2，所需能耗為 55.29kJ/mol，電荷效率達 69.79%，成功的將海水淡化。分離後的鹵水再與二氧化碳及澎湖的玄武岩進行礦化反應實驗，在鹵水溶液礦化封存反應初期，二氧化碳與水溶液中大量的陽離子反應使得水溶液整體的濃度及 pH 值下降，使得整體反應趨向於玄武岩溶解反應；而隨著反應時間的增加玄武岩溶解量逐漸提高，水溶液中的陽離子濃度及 pH 值再度上升，使得整體反應自溶解狀態朝著礦化沉澱方向發展，在得到珍貴的水資源的同時還可將二氧化碳礦化，達到淨零的目標。