全國中小學科展

2025年

開發回收PET合成UiO-66並應用於催化合成羥甲香豆素

本研究利用乙二醇處理後的聚對苯二甲酸(PET)及氯氧化鋯,以創新的無溶劑方式”solvent-free PET-to-MOF conversion”合成一類金屬有機框架材料(MOF) ── UiO-66(Zr),並發現此材料可用於催化Pechmann condensation、以間苯二酚和乙醯乙酸乙脂合成羥甲香豆素。於190℃之環境下,乙二醇處理6小時的EG-PET可合成出晶型最接近模擬模型的UiO-66晶體;而我們開發的合成方法中,最佳的反應條件為反應物質量比(氯氧化鋯:PET)= 2:1、130℃合成24小時。 對於合成出的UiO-66(Zr),我將其進行了XRD、FTIR、BET、SEM檢測,結果符合UiO-66(Zr)的特徵;唯比表面積僅有約900 平方公尺/克,推測此方法合成出的材料之有機linker數量和一般UiO-66(Zr)有所差異。 對於催化合成羥甲香豆素之反應,我們首先發現UiO-66(Zr)可作為非勻相催化劑參與此反應;且實驗結果顯示,相較於溶劑熱合成的UiO-66(Zr),以本研究的方法所得之UiO-66(Zr)作為催化劑可得到更高產率的羥甲香豆素。

區域水流流場3D重建系統的探討與應用 Discussion and Application of 3D Reconstruction System for Regional Water Flow Fields

本研究透過JY61P六軸加速度陀螺儀與ESP-32S控制板,製作出球形水流流場監測模組,藉由Unity 3D軟體與C#程式編寫,擬合出水域的水流狀況,再搭配空拍圖與水域深度探測,進行水域模型的建立。在沙崙海水浴場水流模型,發現當水流由西南方進入模型時沿岸流會順著海岸線流入鳥喙地形,與本研究模擬出的水流流場相符,確認所設計之區域水流流場3D重建系統的可行性與準確性。若將水流流場監測模組連接GPS浮標,可方便回收監測模組並輔助水流流場監測,能探測更深、更廣的未知水域流場。 本研究建立的區域水流流場3D重建系統,可廣泛應用在未知水域的模型建立,發揮預警功能。在青山瀑布水流流場監測實驗中,發現在瀑布水潭中,不同的深度有不同的水流差異產生;且在不同位置可能會有斷層式的地形高低變化,因此在未知水域活動時,應注意水域環境狀況以確保自身安全。

藥命時刻---天然環境農藥降解與大範圍消除方法研究與討論 Time for No Pesticide on My Plate : Research and discussion on methods for degradation and large-scale elimination of pesticides in natural environment

本實驗研究常見除草劑「固殺草」的降解與檢驗,同時利用各種物質與方法嘗試消除農藥,並尋找消除農藥「固殺草」的最佳方法。 本研究發現:藉由產生「親核取代反應」(Nucleophilic substitution) 能有較佳的消除農藥效果,並且當環境物質含有越多量的胺基酸與維生素時,其消除農藥效果也越好。 根據實驗結果,我們利用環境中易取得的物質,自製簡單、便宜的農藥消除劑,用來協助農民與一般民眾消除農作物上殘存的農藥,並根據實驗結果可以在極短時間內去除99%以上的農藥殘留,期望幫助民眾遠離農藥的毒害。

從幾何分析到正n邊形線段n次方和之探討

本研究要探討在兩同心圓,大圓的內接大正五邊形和中心在小圓上移動的小正五邊形在固定邊長、圓半徑的情況下,不論小正五邊形在圓上如何移動,其對應頂點的距離平方和、四次方和為定值以及頂點至對應邊的距離的總和、平方和為定值並試著推廣至正n 邊形並找出它們的定值為何 。

Electrical Characterization of MoS2 Field-Effect Transistors at Cryogenic Temperatures

隨著矽基電晶體逐漸微縮,其元件效能將接近其物理極限,二硫化鉬 (MoS2) 等二維材料藉著其獨特的特性(如寬的能隙、高電流開關比及優異的載子遷移率等),可作爲矽的替代材料用於未來的電子科技應用。本研究旨在製造MoS₂ 的場效電晶體並研究元件之低溫特性。我們成功利用機械剝離法製備並轉移二維 MoS2薄膜至二氧化矽/矽基板上,並且製造MoS₂ 場效電晶體,並量測其室溫(300 K)至極低溫(~ 4 K)的電流特性,元件在此溫度範圍中具有優異的特性,能有效地調控電流調控,表現出良好的下閘極控制能力,同時具有低次臨界擺幅及高電流開關比(~ 106)。在極低的溫度(4 K)下,該電晶體仍能保持良好的運作,顯示出MoS₂應用於低功耗且高元件效能的低溫電子元件的潛力。

探討CTEN影響NF-кB路徑與細胞遷移之關聯性

C-terminal tensin-like(CTEN)是種可調控細胞遷移的蛋白質。在正常細胞中, CTEN 表現量低且多位於細胞質;然而癌細胞的 CTEN 則是過量表現於細胞核中,且目前研究指明 CTEN可能影響NF-κB路徑的活化,因此本研究探討癌細胞核中 CTEN 對 NF-κB 訊息傳導路徑,以及細胞遷移癌化的機制。目前研究結果證實:表現量位於癌細胞核的實驗組對於NF-κB轉錄活性有顯著的提升(其p-value < 0.05),且與空白對照組比較,其提升細胞遷移的能力約增加11倍。實驗挑選六種與細胞發炎、癌化相關的基因 ,以qPCR 測定CTEN與其表現量的關係,歸納結果得知癌細胞核中 CTEN 與這些基因沒有明顯的正相關。本研究接續研究CTEN影響NF-κB路徑及其與EMT的關係,瞭解CTEN、基因在這些路徑的交叉作用,將可提供更為新穎的癌症治療干預靶點。

Utilizing Flavonoids From the Invasive Species Pilea Melastomoides and Daucus Carota as Well as the Protein PTK-2 to Create a Skin Gel Aimed for Burn Wound Healing.

Burns are a major global health concern especially in developing countries like 印尼, where southeast asian women experience the highest burn incidents globally. Burns can cause severe physical and psychological impacts, with treatments that are critical to reduce complications. This study focuses on the development of organic, cost-effective burn gels using flavonoid compounds which are Quercetin and Myrecetin which are taken from pilea melastomoides leaves, a wild 印尼n plant and carrot (Daucus Carota). These skin extracts aim to accelerate wound healing, minimize pain and prevent infection. The gel formation involves extracting active compounds using 96% ethanol as it has been effectively used for extracting a wide range of bioactive compounds to preserve their quality by preventing microbial contamination, and ensures a high yield of active ingredients suitable for topical applications. Then it goes through a process of Phytochemical screening to confirm the presence of flavonoids by using the Shinoda test. The formulation process included dissolving the HPC-m (Hydroxypropyl Cellulose) as a gelling agent, then adding plant extracts (pilea melastomoides leaves and carrot), as well as combining other ingredients such as propylene glycol, sodium benzoate, sodium metabisulfite, and disodium EDTA. The gel was stirred thoroughly to ensure uniformity and left at room temperature for 48 hours to attain the required consistency. The gel that was formatted went under various quality assessments, first being organoleptic testing. This test is used to evaluate its physical characteristics which includes color aroma, and consistency which confirms a stable dark green appearance and a natural strong scent from the plant extracts. The homogeneity test is used to verify the uniformity distribution of active compounds across the gel, to ensure a consistent efficacy. The pH test showed the gel’s acidity level which remained the safe range for skin application. Additionally, the spreading ability test demonstrated the gel’s excellent application properties, with consistent results across trials. Subsequently, the in silico analysis was conducted to predict the behaviour of specific flavonoid compounds used which is the myricetin and quercetin, highlighting their potential anti-inflammatory and antimicrobial activities. Further bacterial contamination tests confirmed the gel’s antimicrobial efficacy, reducing the risk of infection in wounds. This study demonstrates that the gel, formulated with pilea melastomoides leaves and carrot skin extracts, effectively utilizes flavonoids and other phytochemicals to reduce inflammation, promote tissue regeneration and retain moisture, which fosters an optimal condition for wound healing. This organic and sustainable burn treatment utilizes locally sourced ingredients, providing a natural solution that speeds up recovery, reduces pain and prevents infections. The results highlight its significant potential for wider healthcare use, especially in resource-limited environments.

Wi-Fi收訊範圍—三角形覆蓋圓面積之探討

本研究在探討「利用數個半徑不相等的圓,完全覆蓋三角形所需的圓面積總和之最小值」,其最小值以三角形的邊長、角度及外接圓半徑去作表示。 首先,我們討論利用1、2、3 個圓去覆蓋三角形,並分銳角、直角、鈍角三角形做分類,有完整的結果。並且在銳角及直角三角形中,發現有相似的結論。 再者,用多個圓覆蓋時,我們以特殊樣式去作排列,歸納出最小值的規律,並連結「雙曲函數」與覆蓋圓面積和之間的關係。 最後,我們研究覆蓋圓面積和與三角形面積的比值及其最小值,並討論覆蓋圓圓心之連心線的相關性質。

「硫」不住的「紅」塵── 探討二硫化錫降解羅丹明之研究

本研究將不同比例的硫.與二氯化錫,在固定溫度200℃、加熱時間9小時,所合成出的壓電材料SnS2用來降解羅丹明染料,實驗結果發現以莫耳比1:4為最佳,降解率可達到96%。接著固定莫耳比1:4及溫度200℃下,發現在不同水熱時間時以水熱九小時的SnS2觸媒降解效果最好。最後本實驗以固定比1:4及水熱時間9小時在不同水熱溫度所合成的SnS2觸媒,以水熱溫度200℃時的降解效率最好,可達到96%。接著我們將最佳合成條件的觸媒對不同濃度的羅丹明進行降解,可發現當羅丹明濃度達到50ppm時,只需要2秒降解率即可達到99%,即使濃度達到70ppm時濃度降解效果仍可達到86%。最後對SnS.觸媒進行SEM分析發現顆粒大小為微米等級,而在PL分析發現本觸媒具有活性的能力且符合實驗結果。

含鐵、鎳之過渡金屬錯合物相變材料研究暨應用研析

量子運算發展日新月異,人類對上網溝通保密的需要與日俱增。市場已有量子資訊加解密所需的金鑰分配系統(QKD)搭配機密資料保險庫(Archive)。然實體金鑰因其安全性,不可或缺。本文探討以製備含鐵、鎳過渡金屬錯合物,利用含 X 光繞射儀等設備檢測、分析其結構與相變。並研析將該錯合物作為分子開關裝置,導入半導體製程,應用於研發上述金鑰之可行性。